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Ökosystem


Ein Ökosystem ist ein ausbalanciertes Wirkungsgefüge zwischen Lebewesen und ihrem Lebensraum. Dabei sind diese Systeme offen und es tritt Sonnenenergie einseitig ein. Da das Ökosystem die Fähigkeit zur Selbstregulation besitzt, bleiben die Anzahl der Lebewesen in einer gewissen Schwankungsbreite konstant. Somit kommt es zu keinem dauerhaften Über- oder Untergewicht einzelner Arten, welche das System dauerhaft schädigen würde. Und da Ökosysteme auch Wechselbeziehungen zu benachbarten Systemen unterhalten, bleiben Eingriffe durch Menschen niemals nur auf ein System beschränkt.

Was bedeutet Ökosystem: Definition, Merkmale und Bedeutung

Um zu klären, was der Begriff Ökosystem bedeutet – muss sichergestellt werden, dass verstanden wird – was alles kein Ökosystem ist. Denn ein Ökosystem ist niemals ein Ort oder eine Landschaft, sondern ein Beziehungsgefüge – welches an einem bestimmten Ort besteht. So ist der Wald eine Landschaft, in welchem verschiedene Gehölze und Pilze gedeihen. Auch Tiere siedeln sich dort an. Diese Eigenschaft macht den Wald aber nicht zwangsweise zu einem Ökosystem. Stattdessen handelt es sich lediglich um einen Lebensraum für Gehölzpflanzen – welcher sich aufgrund der waldtypischen Vegetation von einer Wiese unterscheidet.

Wieso ist das wichtig?
Jeder Plantagenwald, also ein Forstgebiet – in welchem der Mensch ganz bestimmte Baumarten anpflanzt, um diese später abzuholzen – ist ein Lebensraum für diese Monokulturen. Aber ein Ökosystem stellen diese Wälder nicht dar. Ganz klar wird es, wenn man sich einen künstlich angelegten Teich, ein Aquarium, einen Garten, eine Ackerfläche oder einen Zoo vorstellt. All diese Orte sind Lebensräume für Pflanzen, Tiere und andere Lebewesen. Aber ein Ökosystem sind diese nicht.

Es fehlen Wechselbeziehungen zwischen den Lebewesen und ihrem Lebensraum, wodurch ein Ökosystem die Fähigkeit zur Selbstregulation erhält. Diese Eigenschaften, also Wechselbeziehung und Selbstregulation, sind die entscheidenden Merkmale, wodurch sich ein Ökosystem von einem Lebensraum abgrenzt.

Wechselbeziehungen

Ein Wald oder ein See wird dann zum Ökosystem, sobald die verschiedenen Organismen in einer Wechselbeziehung stehen. Die Pflanzen in einem echten Ökosystem produzieren Sauerstoff und Kohlenhydrate und reichern somit das System mit Ressourcen an, welche bspw. von Tieren genutzt werden können. Denn Tiere fressen Pflanzen und nehmen so deren Kohlenhydrate auf, integrieren diese in ihren Stoffwechsel und gewinnen daraus Energie.

Nachdem Tiere gefressen haben, beginnt die Verdauung und daran schließt sich die Ausscheidung von nicht gebrauchten Substanzen an. Die Abfallprodukte der Ausscheidung sind Ausgangstoffe für die nun beginnende Zersetzung, welche durch Mikroorganismen, den sogenannten Destruenten, vollzogen wird. Neben den Ausscheidungsprodukten wird auch totes Gewebe von Destruenten zersetzt.

Zersetzung bedeutet, dass diese Abfallprodukte, welche als komplexe Substanzen vorliegen, durch die Zersetzer aufgespalten und in kleine Moleküle zerteilt werden. Am Ende dieses Zersetzungsprozesses sind die Substanzen in ihre ursprünglichen Ausgangsstoffe zerlegt worden, welche nun als Nahrungsquelle der Pflanzen dienen.

Durch diese Wechselbeziehung zwischen den Organismen entsteht ein Kreislauf zwischen Produktion, Konsum und Zersetzung – wodurch jedes Lebewesen im Ökosystem durch ein anderes Lebewesen ernährt bzw. von dessen Existenz abhängig ist.

In einem Aquarium oder Zoo ist dies anders. Denn dort müssen die Tiere gefüttert werden, da die Wechselbeziehungen zwischen den Organismen nicht vorhanden sind. Auf einem Acker oder in einem Garten werden Pflanzen bewässert oder gedüngt, da der Boden nicht genug Nährstoffe bereitstellt – um diese Pflanzen zu ernähren, weshalb beide Kulturlandschaften auch keine Ökosysteme darstellen.

Selbstregulation

Jedes Ökosystem reguliert sich durch Angebot und Nachfrage selbst. Ist das Angebot an einer bestimmten Ressource besonders groß, gedeihen die Lebewesen, welche diese benötigen. So ist ein nährstoffreicher Boden die Grundlage dafür, dass dort Pflanzen gedeihen können. Ausreichend Pflanzen in einem Ökosystem sorgen dafür, dass Tiere – welche sich ausschließlich von Blättern, Früchten oder anderen Pflanzenteilen ernähren – überleben und fortpflanzen können. Durch deren Fortpflanzung nimmt der Bestand an Pflanzenfressern zu, wodurch Fleischfresser ebenfalls mehr Nahrung finden. Es entsteht eine Synergie über die ganze Nahrungskette hinweg.

Fehlen allerdings bestimmte Ressourcen, wie Nährsalze, dann nimmt der Pflanzenbestand oder auch die Artenvielfalt unter den Pflanzen ab. Dadurch finden Pflanzenfresser weniger Nahrung, wodurch sie sich weniger fortpflanzen können oder Individuen einfach verhungern. Ein Rückgang dieser Bestände bewirkt, dass auch die Fleischfresser weniger Fleisch zum Fressen finden, wodurch deren Bestand ebenfalls minimiert wird.

Angebot und Nachfrage

Fehlt das Angebot an einer bestimmten Ressource im Ökosystem, kann sich dieser Mangel über die ganze Nahrungskette ausbreiten. Dadurch nehmen Bestände in den einzelnen Gliedern der Nahrungskette ab, wodurch allerdings auch Möglichkeiten geschaffen werden. Denn sobald der Nährstoffgehalt im Boden wieder zunimmt, können Pflanzen gedeihen, ohne dass Jungpflanzen von Pflanzenfressern zu frühzeitig gefressen werden. Es besteht für diese Pflanzen eine höhere Wahrscheinlichkeit, sich fortzupflanzen – was zur Verbreitung und Diversität führt.

Aufgrund des nun bestehenden Überangebots an Pflanzen, kann auch die Population an Pflanzenfressern in den Folgejahren anwachsen. Dies stellt dann ein Überangebot an Beutetrieren für die Fleischfresser dar, deren Bestand – aufgrund der vorhergehenden Knappheit – ebenfalls gering ist. Aufgrund des Überangebots an Fleisch können sich in den Folgejahren die Bestände der Fleischfresser ebenfalls erholen. Über Angebot und Nachfrage an bestimmten Ressourcen reguliert sich das Ökosystem immer selbst.

Sobald der Mensch in ein Ökosystem eingreift und bspw. durch gezielte Jagd die Bestände an Wildtieren dezimiert, um den Bestand an Bäumen zu fördern, ist das Ökosystem in seiner Selbstregulierung bereits gestört. Laut klassischer Definition handelt es sich demnach nicht mehr um ein Ökosystem, sondern um eine menschengesteuerte Kultur- oder Naturlandschaft.

Offenes System

Jedes System ist eine Ansammlung von verschiedenen Komponenten, welche in Wechselbeziehung zueinanderstehen. Innerhalb des Systems tauschen die Komponenten dann Informationen oder Substanzen aus, transformieren oder verbrauchen diese. Um ein System von einem benachbarten System unterscheidbar zu machen, wird der Informations- und Stofftransport betrachtet. In jedem abgeschlossenen System findet demnach ein typischer Stofffluss bzw. Stoffkreislauf statt, welcher sich von anderen Kreisläufen in anderen Systemen unterscheiden lässt.

Aber in jedem Ökosystem werden Ausgangsstoffe kombiniert, abgebaut oder zu neuen Stoffen aufgebaut. Diese Transformation setzt Energie frei, von denen die Lebewesen im Wirkungsgefüge profitieren.

So findet im Wirkungsgefüge bzw. Ökosystem eines Gewässers ein interner Stoffkreislauf statt, bei dem anorganische Substanzen – wie Mineralien – zu organischen Stoffen aufgebaut werden. Dies geschieht über die Photosynthese der Wasserpflanzen, der Algen und des Phytoplanktons.

Die Organismen betreiben die Photosynthese, um aus den energiearmen Ausgangsstoffen energiereichere körpereigene Stoffe herzustellen. Die Photosynthese ist demnach ein Aufbaustoffwechsel der Pflanzen. Allerdings funktioniert dies nur, indem Sonnenenergie zur Verfügung steht – welche von außen in das System eindringt. Denn die Photosynthese ist von der Natur so konzipiert worden, dass Startenergie nötig ist – um diese anzustoßen. Und deshalb benötigen Pflanzen das Sonnenlicht bzw. die thermische Energie.

Die Pflanzen als Primärproduzenten im Wirkungsgefüge benötigen demnach externe Energie, welche von außerhalb ins System eindringen muss. Erst dadurch kann der Stoffkreislauf beginnen, welcher die Grundlage für das Wirkungsgefüge bzw. das Ökosystem darstellt. Die organischen Substanzen, welche die Pflanzen herstellen, sind Kohlenhydrate – die sie dann selbst abbauen, um diese Energie in Fortpflanzung, Wachstum und Entwicklung zu investieren. Für Tiere stellen die Kohlenhydrate der Pflanzen die wichtigste Nahrungsquelle dar, um selbst einen Stoffwechsel betreiben zu können.

Die Lichtenergie, welche Pflanzen zwingend benötigen, ist demnach ein Umweltfaktor, welcher großen Einfluss auf das Ökosystem ausübt. Und da jedes Ökosystem von bestimmten Umweltfaktoren – wie Salz, Sonne, Wasser oder geografischen Gegebenheiten – abhängig ist, müssen die Lebewesen, als Teilnehmer des Systems, auch eine Wechselbeziehung nach außen unterhalten. Deshalb bezeichnet man das Ökosystem auch als ein als offenes System.

Eigenschaften von Ökosystemen

Ökosysteme werden oft mit den Adjektiven offen, komplex und dynamisch beschrieben. Gemeint ist damit, dass sich Ökosysteme stets ändern, die Gesamtheit aller internen Wirkungsbeziehungen kaum überschaubar ist und Wechselbeziehungen immer nach außen bestehen.

Dynamik von Ökosystemen

Ein Ökosystem wird als ein dynamisches System betrachtet, deren Eigenschaften und Merkmalsausprägungen sich stets ändern. Betrachtet man bspw. das Wirkungefüge eines Baumes, so findet ein permanenter Austausch mit der Umwelt statt. Denn im und am Baum leben Bakterien und andere Mikroorganismen, welche von der Baumrinde zehren. Auf den Blättern des Baumes leben Käfer, welche sich von diesen Organen ernähren. Im umgebenden Erdreich befinden sich Pilze, welche über Enzyme bestimmte Nährstoffe so zersetzen, dass der Baum diese aufnehmen kann. Da jeder Baum ein Beziehungsgefüge zwischen verschiedensten Lebewesen ist, stellt jeder Baum zugleich ein eigenes Ökosystem dar.

Über die Wurzelhaare nehmen Bäume das Wasser auf und geben mitunter überschüssige Salze ans Erdreich ab, um die eigene Salzkonzentration auszugleichen. Das Wasser ist Lösungs- und Transportmittel, um Nährstoffe in jede Zelle und jedes Organ des Baumes zu transportieren. Über die Spaltöffnungen der Blätter lässt der Baum, überschüssiges Wasser zu Wasserdampf verdunsten, wodurch ein Druck in den Leitungsbahnen entsteht – welcher dazu führt, dass Wasser von der Wurzel bis in die Blätter transportiert werden kann.

Dieses Wirkungsgefüge ist niemals konstant, weshalb der Zustand des Ökosystems eines Baumes auch niemals gleichbleibend ist. Es verändert sich jederzeit und ist dynamisch. Sobald zu viel Wasser aufgenommen wird, müssen die Spaltöffnungen aktiver werden, da die Salzkonzentration im Wasser sich stets in einer gewissen Bandbreite befinden muss. Erhält der Baum mehr Licht, kann er mehr Kohlenhydrate herstellen, wovon die Pilze und Käfer profitieren. Dies zieht mehr dieser Organismen an, wodurch sich der Zustand im Ökosystem Baum wieder ändert.

Größe von Ökosystemen

Die Größe eines Ökosystems lässt sich nicht festlegen. So stellt jeder Baum, jede Pflanze, jedes Tier und jeder Mensch ein eigenes Ökosystem dar – welches, im Inneren, Stoffe umwandelt, nach außen Beziehungen zu Mikroorganismen und anderen Lebewesen unterhält und von Umweltfaktoren abhängig ist.

Doch im Allgemeinen werden Landschaften – wie Wälder, Savannen und Wüsten – oder Gewässer – wie Meere, Flüsse und Seen – als Ökosystem bezeichnet. Die Gesamtheit aller Ökosysteme der Erde ist die Biosphäre, welche auch als größtes Ökosystem betrachtet werden kann. In mancher Literatur werden Vegetationszonen oder Ökozonen als ein Ökosystem betrachtet, was die Darstellung und Erklärung einfacher macht.

Das kleinste Ökosystem kann eine Zelle sein, welche es vermag – bestimmte Stoffe ins Zellinnere einzuschleusen, dort umzuwandeln oder zu verbrauchen und andere Stoffe als Abfallprodukte wieder auszuscheiden. Dadurch, dass die Zellen in Mehrzellern miteinander kommunizieren – sich gegenseitig beeinflussen – kann das Zellgefüge ebenfalls als Ökosystem betrachtet werden.

Die Größe eines Ökosystems hängt vom Betrachter ab, welcher die Wechselbeziehung untersucht, beschreibt oder beobachtet. Deshalb kann der Begriff mitunter vielseitig verwendet werden.

Komplexität von Ökosystemen

Da Ökosysteme eine interne Wechselbeziehung darstellen, aber auch externe Größen einfließen – kann die Komplexität stark zunehmen, sobald die Anzahl der Wechselbeziehungen innen und außen zunehmen. Wird bspw. ein See als Ökosystem betrachtet, existieren Wechselbeziehungen zwischen den Lebewesen und den Stoffen im See. Durch Wind, Temperaturschwankungen und andere Wetterphänomene wird die Wasserzirkulation im See verändert, was Auswirkungen auf das Beziehungsgefüge hat. Da Seen eine Entwässerung von Flüssen darstellen, die wiederum Stoffe in den See leiten, steigt die Komplexität weiter an, sobald man diese Komponente einbezieht. Oder Wärme bewirkt eine Verdunstung des Wassers im See, wodurch sich die Konzentration bestimmter Stoffe ändert.

Bleibt zu sagen, dass jedes Ökosystem abhängig von biotischen und abiotischen Faktoren ist, was die Anzahl der Wechselbeziehungen und somit die Komplexität deutlich erhöht.

Welche Ökosysteme gibt es: Unterscheidung nach Ökosystemtypen und Kriterien

Zu jedem Ökosystem gehören Stoffkreisläufe, welche sich dadurch kennzeichnen, dass bestimmte chemische Elemente und Substanzen aufgebaut, verändert oder abgebaut werden. Über den Stoffkreislauf findet auch die Unterscheidung zwischen den Ökosystemen statt.

Die in einem Ökosystem existierenden Lebewesen bzw. Arten spielen in der Ökologie eine untergeordnete Rolle. So leben bspw. im Rudolfsee in Kenia (Afrika) andere Arten als im Eyresee in Australien. Beides sind Salzseen und werden, aufgrund ihrer Stoff- und Energieflüsse, als gleichartige Ökosysteme betrachtet.

Als Ökosystem werden Wälder zusammengefasst – wobei eine Unterscheidung zwischen Nadelwald und Laubwald ebenfalls ausbleibt. Beide Waldtypen und auch der tropische Regenwald gelten als Großraumregion bzw. werden lediglich als Biome unterschieden, da deren Stofffluss über die Gehölzpflanzen auf gleiche Weise funktioniert. Das Erdreich stellt, je nach Betrachtung, entweder ein eigenes Ökosystem dar oder ist Teil des Ökosystems eines Waldes.

Eine Wiese ist ein Landschaftstyp, welche der Mensch zur Ernährung des Viehs nutzt. Überall dort, wo in der gemäßigten Klimazone üppige Wiesen und Weidelandschaften sind, wäre von der Natur ausgehend, ein Moor, ein Wald oder ein Sumpf. Das Ökosystem Wiese existiert demnach nicht wirklich, da es lediglich eine Kulturlandschaft darstellt, in welcher der Mensch permanent eingreift. Ebenfalls kein Ökosystem sind Acker oder Gärten.

Neben Wäldern, Sümpfen und Mooren stellen Mangrovenwälder eine gesonderte Form dar, da dieses Ökosystem zeitlich mit Brackwasser geflutet wird. Ein weiteres Ökosystem sind auch die Savannen der Tropen und Subtropen, da der Stofffluss anders stattfindet als auf Wiesen. Auch Wüsten gelten als eigenes Ökosystem mit eigentypischen Stoff- und Energiefluss.

Bei den Gewässern unterscheidet man zwischen Fließgewässern – wie Flüssen oder Bächen – welche dem gleichen Ökosystemtyp angehören und Stillgewässern – wie Seen und Tümpeln, in denen eine andere Wasserzirkulation einen anderen Stofftransport bewirkt.

Kanäle und Teiche sind, laut Definition, künstlich angelegte Gewässer – welche permanent durch den Menschen bewirtschaftet werden müssen und somit kein Ökosystem darstellen. Meere und Ozeane sind aufgrund ihrer Komplexität ein eigener Ökosystemtyp.

Was gehört zu einem Ökosystem: Bestandteile und Gliederung

Wie oben bereits geschildert, sind die im Ökosystem befindlichen Arten austauschbar und werden lediglich anhand ihrer Stellung in der Nahrungskette oder Nahrungspyramide betrachtet. Neben den Lebewesen wirken auf jedes Ökosystem unterschiedliche Umweltfaktoren, welche Einfluss ausüben und das Beziehungsgefüge ebenfalls prägen. Doch der wichtigste Bestandteil ist der Stoffkreislauf, welcher durch die Lebewesen angetrieben wird, der wiederum zu einem Energiefluss führt.

Stofffluss im Ökosystem

Als Stofffluss wird der Transport und die physikalische Veränderung eines chemischen Elements bezeichnet. Da die chemischen Elemente in einem Ökosystem umgewandelt, transformiert und zu komplexeren Substanzen kombiniert werden, um später wieder abgebaut zu werden – wird der gesamte Umwandlungsprozess als Stoffkreislauf bezeichnet.

Jedes chemische Element hat einen eigenen Stoffkreislauf, ist mitunter ein Mineral und somit Bestandteil der Erdkruste, findet sich aber auch in komplexen Substanzen wieder, welche dazu dienen – das Leben auf der Erde möglich zu machen.

In einem Wald nehmen sehr viele Elemente am Stoffkreislauf teil. So findet bspw. im Erdboden eine Nitrifikation statt, welche Bestandteil des Stickstoffkreislaufs ist. Auch Kohlendioxid wird, während der Photosynthese, zu Sauerstoff umgewandelt und während der Atmung wieder in Kohlendioxid zurückgewandelt. Im Wald findet demnach durch die Pflanzen ein Austausch mit dem Erdboden und der Erdatmosphäre statt.

Tiere des Waldes fressen Pflanzen und nehmen deren Kohlenhydrate auf, welche sie in Fette, Proteine und Mehrfachzucker umwandeln. Pflanzen speichern überschüssige Kohlenhydrate in Stärke, Tiere bauen Glykogen als Reservestoff für die Glucose-Speicherung auf. Stoffumwandlungen im Wald sind wiederkehrend und verlaufen stets in gleichen bzw. ähnlichen Prozessen.

In einem Fließgewässer ist dies mitunter anders. Denn dort werden Substanzen durch die Strömung angetrieben. Demnach findet auch die Stoffumwandlung an keinem bestimmten Ort statt, sondern vollzieht sich über Flussabschnitte. Wiederkehrende Stoffumwandlungen sind seltener und sind abhängig von der Erosionskraft des Wassers bzw. der Haftreibung der Partikel untereinander, welche durch Erosion abtransportiert werden. Die Erosion ist abhängig von der Dichte des Wassers, welche sich hauptsächlich durch Temperaturschwankungen ändert. Da große Dichteveränderungen des Wassers weitestgehend ausbleiben und die Haftreibung der Partikel zu stark ist, werden im Fluss mitunter immer die gleichen Elemente abtransportiert. Deshalb findet der Stoffkreislauf im Fluss, im Vergleich zum Wald, nur mit wenigen Elementen statt.

Der Stofffluss in einem Stillgewässer oder in den Ozeanen gestaltet sich wiederum anders. Denn in einem See oder auch im Meer existieren unterschiedliche Wasserschichten. In den oberen Schichten, welche auch als Nährschicht bezeichnet werden, wird über Phytoplankton Sauerstoff produziert. Durch Wasserströmungen und Zirkulation wird der Sauerstoff im Gewässer verteilt und steht den Tieren, welche auf Kiemenatmung angewiesen sind, zur Verfügung. Abgestorbene Organismen und totes Gewebe sinken im Gewässer auf den Grund und werden dort zersetzt. Demnach finden dort andere Stoffkreisläufe statt, weshalb man diese Schicht als Zehrschicht bezeichnet.

Energiefluss im Ökosystem

Als Energiefluss bezeichnet man in der Ökologie die Sonneneinstrahlung, welche auf ein Ökosystem einwirkt und dadurch die Erzeugung von Biomasse hervorruft. Denn die Photosynthese, also der Aufbaustoffwechsel der Primärproduzenten – wie Pflanzen – ist eine exotherme Reaktion. Das Sonnenlicht stellt die benötigte Startenergie bereit, mit denen die Pflanzen, Algen oder phototrophen Bakterien die Photosynthese vollziehen können.

Bei der Photosynthese werden aus Mineralien und anderen anorganischen Stoffen pflanzeneigene Kohlenhydrate hergestellt. Diese können die Pflanzen als Reservestoff speichern oder direkt in lebenserhaltende Prozesse (z.B. Wachstum) investieren. Sterben die Pflanzen bzw. einzelne Pflanzenteile ab, stellt diese energiereiche Masse einen weiteren Nutzen für das Ökosystem dar. Denn diese Biomasse wird von Kleinstlebewesen zersetzt. Die Zersetzung ist wiederum der Stoffwechselprozess dieser Kleinstlebewesen, wodurch diese ebenfalls an Energie gewinnen.

Auch Tiere fressen die Kohlenhydrate der Pflanzen, schleusen diese in ihren Stoffwechsel ein und bauen die Ausgangsstoffe zu komplexen Fetten, Proteinen und körpereigenen Kohlenhydraten um, aus denen sie selbst Energie gewinnen können.

Der Energiefluss im Ökosystem beginnt demnach beim Sonnenlicht, welches die Pflanzen nutzen, vollzieht sich auf verschiedenen Ebenen bzw. Trophiestufen und ermöglicht eine Energiefreisetzung bei allen Lebewesen über die Nahrungskette hinweg. Mit jeder höheren Stufe nimmt der Energiefluss stetig ab.

In einigen Ökosystemen ist Sonnenenergie nicht die Primärenergiequelle. Denn es gibt sauerstofffreie Zonen, in denen keine Aerobionten existieren, welche den Sauerstoff verbrauchen würden. In diesen Gebieten betreiben anaerobe Lebewesen einen Stoffwechsel, welcher auf Oxidation von Schwefel oder Sulfiden basiert und als Chemosynthese bezeichnet wird. Durch diesen Stoffwechselprozess gewinnen Schwefelbakterien an Energie, welche sie ebenfalls für ihren Lebensunterhalt nutzen.

Trophieebenen der Lebewesen im Ökosystem

Als Trophieebene oder Trophiestufe werden die Lebewesen eines Ökosystems, anhand ihres Gliedes auf der Nahrungskette, zusammengefasst. Man unterscheidet zwischen drei, mitunter auch vier, Stufen.

  • Produzenten
  • Primärkonsumenten
  • Sekundärkonsumenten
  • Destruenten

Produzenten sind zumeist Pflanzen im Ökosystem, welche mit Hilfe von Lichtenergie, einen Einfachzucker – wie Glucose – und Sauerstoff herstellen. Die Produktion von organischen Stoffen aus anorganischen heraus, wird als autotrophe Ernährung bezeichnet. Primärkonsumenten sind Tiere oder Pilze, welche Pflanzen fressen bzw. deren Kohlenhydrate konsumieren. Der Konsum von anderen Lebewesen bzw. deren organischen Materials wird als heterotrophe Ernährung bezeichnet. Alle Primär- und Sekundärkonsumenten ernähren sich heterotroph. Letztere sind Tiere, welche sich vom Fleisch anderer Tiere ernähren.

Innerhalb von Nahrungsketten und Nahrungsnetzen unterscheidet man Fleischfresser nicht weiter voneinander. In Nahrungspyramiden unterscheidet man Prädatoren allerdings weiter in Mesoprädatoren und Spitzenprädatoren, um den Energieverlust über zwei weitere Stufen darzustellen.

Als Destruenten bzw. Mineralisieren werden alle Lebewesen zusammengefasst, welche die tote Biomasse der Tiere und Pflanzen wieder abbauen und als anorganische Substanz dem Ökosystem zurückführen.

In einer Nahrungspyramide stellt die unterste Ebene alle Produzenten zusammen. Die meiste Biomasse, die meiste Energie, die größte Artenvielfalt und die meisten Individuen existieren auf dieser Ebene. Zweite Ebene bilden die Primärkonsumenten, welche die Produzenten (Pflanzen) fressen.

Im Ökosystem nimmt die Biomasse auf der zweiten Ebenen bereits deutlich ab. Denn in einer funktionierenden Wechselbeziehung der Lebewesen müssen immer weniger Pflanzenfresser als Pflanzen existieren, da ansonsten die Nahrungsgrundlage wegfallen würde. Die freigesetzte Energie, welche in der zweiten Ebene mit weniger verfügbaren Biomasse gespeichert ist, nimmt außerdem ab. Auch die Anzahl der Individuen nimmt ab.

Das Phänomen der Abnahme zieht sich weiter auf die höheren Ebenen der Nahrungspyramide. Die Zweitkonsumenten, welche als Prädatoren das Fleisch der Pflanzenfresser fressen, sind diesen zahlenmäßig unterlegen. Denn das Nahrungsangebot muss auch hier stets höher sein als die Nachfrage nach Fleisch. Als Spitzenprädator oder Endverbraucher existiert in einem Ökosystem oftmals nur eine Art, wie bspw. Wölfe, Löwen oder Haie.

Auf Ebene der Endverbraucher ist die Biomasse am geringsten, die Individuenanzahl ebenfalls, genauso wie die Energie, welche freigesetzt wird.

Umweltfaktoren, welche Einfluss auf das Ökosystem ausüben

Als Umweltfaktoren werden alle Einflussgrößen zusammengefasst, welche die Wechselbeziehung der Lebewesen behindern oder vorantreiben. Man unterscheidet 3 Typen von Umweltfaktoren:

  • Biotische Umweltfaktoren sind Lebewesen, welche die Wechselbeziehung eines anderen Lebewesens zu seiner Umwelt beeinflusst. Dies sind z.B. Fressfeinde oder Invasoren, welche in Konkurrenz zur verbreiteten Art stehen und diese deshalb bedrohen.
  • Abiotische Umweltfaktoren sind natürliche Einflussgrößen, welche nicht der belebten Natur entstammen. Dazu zählen bspw. Wind und Temperatur, aber auch Erdbeben, Gezeiten oder Sonneneinstrahlung.
  • Künstliche Umweltfaktoren sind alle Einflussgrößen, welche der Mensch geschaffen oder zu denen er beigetragen hat. Dazu zählen bspw. Straßenlärm, Abgase, künstlich angelegte Stauseen und Kanäle, Anbau von Monokulturen.

Konstanz und Stabilität eines Ökosystems

Früher nahm man an, dass die Stabilität eines Ökosystems erhöht wird, je mehr Artenvielfalt und Biodiversität vorherrschen. Diese Annahme wird seit 1980-er Jahren immer mehr angezweifelt. Die Ökosystemforschung untersucht die Vorgänge auf verschiedenen Trophieebenen, deren Zusammenhänge und will derzeitige Entwicklungen verstehen, einschätzen und Zukunftsmodelle entwerfen. Man fand heraus, dass die Populationsgröße einer Art zwar von Jahr zu Jahr schwankt, aber innerhalb einer Dekade eher gleichbleibt. Umweltfaktoren haben scheinbar weniger Auswirkungen als man bisher annahm. Man unterscheidet drei Stabilitätszustände bei Ökosystemen:

  • Resilienz: Resiliente Ökosysteme kehren nach einer Störung in ihren Urzustand zurück.
  • Resistenz: Resistente Ökosysteme verändern sich kaum oder gar nicht, sobald sich die Umweltfaktoren ändern.
  • Persistenz: Persistente Ökosysteme verzeichnen zwar Veränderungen aufgrund einer Störung der Umweltfaktoren. Diese Veränderung ist allerdings sehr gering.

Wie funktioniert ein Ökosystem

Das Ökosystem ist ein selbsterhaltendes System, in welchem die Wechselbeziehungen zwischen den Lebewesen mit seiner Umwelt die Selbstregulierungsfähigkeit entfalten. Dies geschieht durch die oben beschriebenen Stoffkreisläufe, wodurch jede notwendige Ressource selbst hergestellt, konsumiert und schließlich abgebaut wird. Die Begrenzung auf eine bestimmte Anzahl von Trophieebenen führt dazu, dass das Gleichgewicht zwischen Nahrungsangebot und Nachfrage entsprechend ausgewogen bleibt und die Dynamik kontrolliert wird. Und schließlich sorgen Umweltfaktoren dafür, dass die Ausgewogenheit auf längere Sicht erhalten bleibt. (siehe auch: Hauptartikel Ökosystem See)

Bedeutung und Funktionen der Ökosysteme

Der Begriff Ökosystem wird in der Politik als Symbol genutzt, um den Schutz der Natur voranzustellen, das Artensterben und den Klimawandel zu begründen oder um Prognosen zu Kippzeitpunkten der Erderwärmung zu erklären.

In einer Studie aus dem Jahr 2020 zeigten Forscher, dass größere Ökosysteme in den nächsten 50 Jahren kollabieren könnten. Teil der Forschung waren Modellrechnungen, welche belegen konnten – dass der tropische Regenwald im Amazonasgebiet bereits in 50 Jahren zu einer Graslandschaft verkommen würde. Auch die Korallenriffe sollten, laut Forschungsergebnis, in den nächsten 15 Jahren verschwinden.

Bereits im Jahr 2017 haben über 15.000 Forscher eine Erklärung veröffentlicht, welche vor den Folgen globalen Umweltveränderung warnt. In dieser sogenannten Warnung der Wissenschaftler an die Menschheit zeigen die Forschenden auf, dass sich Kippelemente des Erdklimasystems nähern oder bereits überschritten worden sind.

Ökosysteme zu erhalten, ist Teil des Naturschutzes durch den Menschen. So verhindert ein Wald, dass Bodenerosion einsetzt, welche eine zunehmende Verwüstung nach sich zieht. Außerdem sind Laubwälder natürliche Wasserspeicher und verhindern Überschwemmungen und Flutkatastrophen. Die Erhaltung des Ökosystems Wald sorgt außerdem dafür, dass Kohlenstoff gespeichert und somit der Atmosphäre entzogen wird. Das Treibhausgas spielt eine entscheidende Rolle bei der Erderwärmung.

Gewässer, wie Seen und Meere, produzieren über das Phytoplankton enorme Mengen Sauerstoff. Angenommen wird, dass bis zu 70 Prozent des gesamten Sauerstoffs der Erde aus den Gewässern stammt. Die Erderwärmung und Schadstoffbelastung der Luft sorgen dafür, dass sich pH-Werte im Erdboden, im Grundwasser, im Regenwasser und dadurch auch im Gewässer ändern. Diese neuen Umweltbedingen sorgen dafür, dass sich das Phytoplankton anpassen muss, was die Sauerstoffproduktion der Mikroorganismen gefährdet könnte.

Literatur zum Ökosystem

-> Zum vollständigen Literaturverzeichnis Ökosystem

Die Gefahr von Plastik für unser Ökosystem

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