Ökologie

Kein Lebewesen existiert auf der Welt für sich allein, isoliert von allen anderen. Jede Pflanze und jedes Tier ist Glied einer Lebensgemeinschaft oder Biozönose. Lebensgemeinschaften bilden zusammen mit dem Lebensraum (Biotop), den sie bewohnen, ein dynamisches System, ein Ökosystem. In diesem System nehmen die Lebewesen Stoffe auf und setzen sie in Verbindungen um, die sie für ihre Lebensprozesse benötigen. Gleichzeitig scheiden sie Abfallprodukte aus. Das Gesamtsystem ist daher offen. Es findet ein fortwährender Austausch statt, der durch die Sonnenenergie in Gang gehalten wird. Produzenten, Konsumenten und Reduzenten
Die Energie der Sonne kann nicht einfach als Wärmeenergie das Ökosystem am Leben erhalten, sie muss vielmehr für die Organismen in eine geeignete Form verpackt werden. Dies geschieht dadurch, dass sie chemisch gebunden wird. Aus den energiearmen anorganischen Verbindungen Kohlendioxid und Wasser entstehen mit Hilfe eines grünen Farbstoffes, des Chlorophylls, der nur bei Pflanzen vorkommt, energiereiche organische Stoffe, vornehmlich Adenosintriphosphat und Zucker. Organismen, die solche Syntheseleistungen vollbringen können, bezeichnet man als Produzenten, denn sie stellen das Ausgangsmaterial für alle weiteren Vorgänge im Ökosystem her. Alle grünen Pflanzen sind Produzenten. Die synthetisierten Stoffe werden zum Aufbau körpereigener Strukturen und Substanzen verwendet: Die Pflanzen wachsen. Tiere können solche Aufbauarbeit nicht leisten. Sie sind auf die grünen Pflanzen angewiesen: Gewissermaßen »stehlen« sie die von den Pflanzen eingefangene Energie und geben sie weiter. Da sie verbrauchen (konsumieren), was sie nicht selbst produziert haben, bezeichnet man sie als Konsumenten. Sterben sie oder geben sie bei ihren Stoffwechselvorgängen Abfallprodukte von sich, so enthalten diese immer noch viel mehr Energie als die unbelebten Grundbausteine. Ein Heer von Mikroorganismen besorgt dann den weiteren Abbau und nutzt die restliche Energie. Man bezeichnet sie als Reduzenten oder Destruenten, weil sie das tote organische Material wieder in die anorganischen Grundbausteine zurückführen. Damit schließen sie den Stoffkreislauf, denn die Abbauprodukte stehen nun den Pflanzen, den Produzenten, erneut zur Verfügung. Dieser Energie- und Stoffaustausch zwischen den verschiedensten Partnern zeigt, dass die Ökosysteme offene Systeme darstellen, die sich nicht scharf gegeneinander abgrenzen lassen. Nur da, wo benachbarte Lebensgemeinschaften und die sie bildenden Organismen ganz verschieden sind, erkennt man mitunter deutlichere Grenzen. So ändern sich die Lebensbedingungen am Übergang von Wald in Wiese abrupt, ein See hat meist ein klar erkennbares Ufer, an dem ein anderer Lebensraum, das Land, beginnt. Die Nahrungsketten
Längst nicht alle Tiere sind Pflanzenfresser. Viele stellen anderen Tieren nach. Man bezeichnet sie als Konsumenten zweiter Ordnung, da sie auf primäre Konsumenten, Pflanzenfresser, angewiesen sind. Auch sie können Feinden zum Opfer fallen, die dann Konsumenten dritter Ordnung darstellen. Betrachtet man den Weg der Nahrung, erkennt man eine Reihe von Stationen, vergleichbar den Gliedern einer Kette. Man spricht daher von einer Nahrungskette. Das ist eine Vereinfachung, denn in der Natur gibt es stets mehrere bis viele solcher Nahrungsketten nebeneinander, die durch Querverbindungen miteinander verknüpft sind. Die Vorstellung von einem Nahrungsnetz ist daher zutreffender. In diesem Netz sind die einzelnen Glieder durchaus nicht gleichwertig. Je weiter sie von der Produktionsbasis entfernt stehen, um so größer sind die Verluste an Energie zwischen Produzent und dem letzten Konsument. Denn als Regel kann man festhalten, dass mit jedem Schritt zum nächsten Glied in der Nahrungskette 90% der Energie verloren gehen. Nur etwa 10% erreichen jeweils die nächste Stufe. Tierarten, die Endpositionen in Nahrungsketten einnehmen, wie Adler, Löwen oder Tiger, müssen daher von Natur aus selten bleiben. Von der Energiemenge, die zu ihnen gelangt, muss bei einer Nahrungskette mit drei Gliedern die Primärproduktion das Zehntausendfache, bei einer viergliedrigen Kette das Hunderttausendfache betragen. Diese Energieverluste bedingen ganz bestimmte Strukturen und Entwicklungen in den Ökosystemen. Sie reifen nur sehr langsam und nutzen die einmal eingefangene Energie sehr effektiv. Die Bildung eines Ökosystems
Die Lebensgemeinschaften bilden sich nicht schlagartig, wenn irgendwo ein Stück Neuland, etwa nach einem Vulkanausbruch oder in einem neuen Teich, entsteht. Sie wachsen langsam und in ganz bestimmter vorhersehbarer Weise heran. Dabei werden verschiedene Stadien auf dem Weg zur Endgemeinschaft durchlaufen, die man Sukzessionen nennt. Die Erstbesiedler sind in aller Regel einfache Organismen, wie Flechten oder Moose. Sie begnügen sich mit dem rohen Gestein. Tiere können erst folgen, wenn es schon Pflanzen gibt, die ihnen Nahrung bieten. Je mehr neue Tiere sich einstellen, um so mehr Möglichkeiten eröffnen sich für weitere Besiedlungsschritte. Gräser fassen Fuß, Sträucher folgen ihnen. Schließlich entwickeln sieh Bäume, und ein Wald wächst heran, wenn die Grundwasserverhältnisse und die Niederschläge dies zulassen. So entstehen die für jedes Gebiet typischen Lebensgemeinschaften, die man im großen Maßstab als Großlebensräume (Biome) bezeichnet. Die wichtigsten sind die Eisgebiete, die Tundra, Taiga, Siläa, Skleräa, Hyläa, Savannen und Wüsten, Hochgebirge und das Meer.