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Ökosysteme: Klima, Plastik im Meer und Energiefluss – Einfach erklärt

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Ökosysteme: Klima, Plastik im Meer und Energiefluss – Einfach erklärt
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Karina

@karinanikolaj

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Die Ökologie befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt. Ein Ökosystem ist ein dynamisches Beziehungsgefüge aus Biotop und Biozönose. Wichtige Konzepte sind abiotische und biotische Faktoren, Trophiestufen und der Energiefluss im Ökosystem. Der Energiefluss beginnt bei den Produzenten durch Fotosynthese und wird über Konsumenten verschiedener Stufen weitergegeben, wobei auf jeder Stufe Energie entwertet wird. Destruenten schließen den Stoffkreislauf, indem sie organisches Material zersetzen und Nährstoffe für Produzenten wieder verfügbar machen.

  • Ökosysteme bestehen aus Biotop (Lebensraum) und Biozönose (Lebensgemeinschaft)
  • Abiotische Faktoren wie Licht und Temperatur beeinflussen Lebewesen
  • Biotische Faktoren umfassen Wechselwirkungen zwischen Organismen
  • Der Energiefluss folgt der 10%-Regel zwischen Trophiestufen
  • Stoffkreisläufe und Energiefluss sind zentral für das Funktionieren von Ökosystemen

21.7.2022

4941

Biologie - Ökologie
1. Grundbegriffe - und Beziehungen der Ökologie
Ökologie
Lehre von den Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und der Umwel

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Grundbegriffe und Beziehungen der Ökologie

Die Ökologie ist die Lehre von den Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt. Sie umfasst verschiedene Konzepte und Begriffe, die für das Verständnis von Ökosystemen grundlegend sind.

Ein Ökosystem wird als dynamisches Beziehungsgefüge oder funktionale Einheit aus Biozönose und Biotop definiert. Die Biosphäre stellt die Gesamtheit aller Ökosysteme dar. Ein Biotop ist ein räumlich abgegrenzter Lebensraum einer bestimmten Lebensgemeinschaft, während eine Biozönose die Lebensgemeinschaft aus allen im gleichen Biotop vorkommenden Lebewesen umfasst.

Definition: Ein Ökosystem besteht aus dem Biotop (Lebensraum) und der Biozönose (Lebensgemeinschaft).

Weitere wichtige Begriffe sind:

  • Population: Lebewesen einer Art im selben Habitat, die eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden
  • Standort: fester Ort im Biotop, an dem Lebewesen vorkommen
  • Habitat: Aufenthaltsbereich einer Art im Biotop (Verbreitungsgebiet)

Vocabulary: Abiotische Faktoren sind Einflüsse der unbelebten Umwelt wie Licht, Wasser und Temperatur, während biotische Faktoren Einflüsse der belebten Umwelt, also Wechselwirkungen zwischen Lebewesen, umfassen.

Die Grafik auf der Seite veranschaulicht die Beziehung zwischen Biotop und Biozönose im Ökosystem und zeigt, dass abiotische Faktoren dem Biotop zugeordnet sind, während biotische Faktoren, Produzenten, Konsumenten und Destruenten zur Biozönose gehören.

Highlight: Die Formel "Ökosystem = Biotop + Biozönose" fasst die grundlegende Struktur eines Ökosystems prägnant zusammen.

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Energiefluss in Ökosystemen

Der Energiefluss im Ökosystem ist ein zentrales Konzept der Ökologie. Er beschreibt, wie Energie durch verschiedene Trophiestufen weitergegeben wird.

Trophiestufen:

  1. Primärproduzenten (autotrophe Erzeuger):

    • Stehen am Anfang der Nahrungskette
    • Hauptsächlich Pflanzen und Algen
    • Nutzen anorganische Nährstoffe und Lichtenergie zur Fotosynthese
    • Bilden die Grundlage für weiteres Leben
  2. Primärkonsumenten (heterotrophe Herbivoren):

    • Ernähren sich von Produzenten
    • Nehmen Energie in Form von Nahrung auf
  3. Sekundärkonsumenten (heterotrophe Karnivoren):

    • Ernähren sich von Primärkonsumenten
    • Nehmen in Lebewesen gespeicherte chemische Energie auf
  4. Tertiärkonsumenten (Endverbraucher):

    • Ernähren sich von Sekundärkonsumenten
    • Haben nur noch wenige Fressfeinde
  5. Destruenten (Mineralisierer und Zersetzer):

    • Stellen die letzte Trophiestufe dar
    • Zersetzen tote Biomasse und Kot in anorganische Bestandteile
    • Schließen den Stoffkreislauf, indem sie Nährstoffe für Produzenten verfügbar machen

Example: Ein Beispiel für den Energiefluss in einem Waldökosystem könnte sein: Bäume (Produzenten) → Raupen (Primärkonsumenten) → Vögel (Sekundärkonsumenten) → Raubvögel (Tertiärkonsumenten) → Bakterien und Pilze (Destruenten).

Bedeutung der Produzenten:

Die Fotosyntheseleistung der Produzenten ist entscheidend für die gesamte in Biomasse gebundene Energie eines Ökosystems. Etwa 5% der Sonnenenergie wird für die Fotosynthese genutzt. Produzenten gelten als erste Trophiestufe und enthalten somit 100% der verfügbaren Energie.

Highlight: Die Fotosyntheseleistung der Produzenten bestimmt die Gesamtenergie eines Ökosystems.

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Energiefluss und Energieentwertung

Der Energiefluss in einem Ökosystem beschreibt die Weitergabe chemischer Energie von einer Trophiestufe zur nächsten. Ökosysteme umfassen selten mehr als 5 Trophiestufen, was sich durch die Energieentwertung erklären lässt.

Definition: Energieentwertung bezeichnet den Prozess, bei dem chemische Energie in Wärme umgewandelt wird, die von Lebewesen nicht weiter genutzt werden kann.

Alle Organismen sind Energiewandler, die beim Abbau von Biomasse durch Zellatmung einen Teil der chemischen Energie in Wärme umwandeln. Diese Wärme wird an die Atmosphäre abgegeben und kann von Lebewesen nicht weiter genutzt werden.

Highlight: Als Faustregel gilt die 10-Prozent-Regel des Energieflusses: Von einer Trophiestufe zur nächsten nimmt die Biomasse und damit die enthaltene Energie jeweils um 90 Prozent ab.

Ein Teil der durch die Nahrung aufgenommenen Energie wird von Konsumenten nicht verwertet und als Kot ausgeschieden. Destruenten spielen eine wichtige Rolle, indem sie diese Abfälle und tote Biomasse zersetzen und so Nährstoffe für die Produzenten wieder verfügbar machen.

Example: In einem Beispiel des Energieflusses im Ökosystem könnte eine Pflanze 1000 kJ Energie durch Fotosynthese speichern. Ein Pflanzenfresser würde davon nur 100 kJ aufnehmen, ein Fleischfresser wiederum nur 10 kJ.

Der Energiefluss in einem Ökosystem ist kein geschlossener Kreislauf. Energie muss ständig in Form von Sonnenlicht von außen zugeführt werden. Dennoch bleiben Stoffe im Kreislauf erhalten und werden über die Trophiestufen um-, auf- oder abgebaut.

Die Abbildung auf der Seite veranschaulicht den Energiefluss und Stoffkreislauf in einem Ökosystem. Sie zeigt, wie Sonnenenergie von Produzenten aufgenommen wird und wie die Energie über die verschiedenen Trophiestufen weitergegeben wird, wobei auf jeder Stufe ein Großteil der Energie verloren geht.

Vocabulary: Der Kohlenstoffkreislauf ist ein wichtiger Teil des Stoffkreislaufs in Ökosystemen, bei dem Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Lebewesen und Boden zirkuliert.

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Grundbegriffe und Beziehungen der Ökologie

Die Ökologie ist die Lehre von den Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt. Sie umfasst verschiedene Konzepte und Begriffe, die für das Verständnis von Ökosystemen grundlegend sind.

Ein Ökosystem wird als dynamisches Beziehungsgefüge oder funktionale Einheit aus Biozönose und Biotop definiert. Die Biosphäre stellt die Gesamtheit aller Ökosysteme dar. Ein Biotop ist ein räumlich abgegrenzter Lebensraum einer bestimmten Lebensgemeinschaft, während eine Biozönose die Lebensgemeinschaft aus allen im gleichen Biotop vorkommenden Lebewesen umfasst.

Definition: Ein Ökosystem besteht aus dem Biotop (Lebensraum) und der Biozönose (Lebensgemeinschaft).

Weitere wichtige Begriffe sind:

  • Population: Lebewesen einer Art im selben Habitat, die eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden
  • Standort: fester Ort im Biotop, an dem Lebewesen vorkommen
  • Habitat: Aufenthaltsbereich einer Art im Biotop (Verbreitungsgebiet)

Vocabulary: Abiotische Faktoren sind Einflüsse der unbelebten Umwelt wie Licht, Wasser und Temperatur, während biotische Faktoren Einflüsse der belebten Umwelt, also Wechselwirkungen zwischen Lebewesen, umfassen.

Die Grafik auf der Seite veranschaulicht die Beziehung zwischen Biotop und Biozönose im Ökosystem und zeigt, dass abiotische Faktoren dem Biotop zugeordnet sind, während biotische Faktoren, Produzenten, Konsumenten und Destruenten zur Biozönose gehören.

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Trophiestufen:

  1. Primärproduzenten (autotrophe Erzeuger):

    • Stehen am Anfang der Nahrungskette
    • Hauptsächlich Pflanzen und Algen
    • Nutzen anorganische Nährstoffe und Lichtenergie zur Fotosynthese
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  2. Primärkonsumenten (heterotrophe Herbivoren):

    • Ernähren sich von Produzenten
    • Nehmen Energie in Form von Nahrung auf
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    • Ernähren sich von Primärkonsumenten
    • Nehmen in Lebewesen gespeicherte chemische Energie auf
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    • Stellen die letzte Trophiestufe dar
    • Zersetzen tote Biomasse und Kot in anorganische Bestandteile
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Example: Ein Beispiel für den Energiefluss in einem Waldökosystem könnte sein: Bäume (Produzenten) → Raupen (Primärkonsumenten) → Vögel (Sekundärkonsumenten) → Raubvögel (Tertiärkonsumenten) → Bakterien und Pilze (Destruenten).

Bedeutung der Produzenten:

Die Fotosyntheseleistung der Produzenten ist entscheidend für die gesamte in Biomasse gebundene Energie eines Ökosystems. Etwa 5% der Sonnenenergie wird für die Fotosynthese genutzt. Produzenten gelten als erste Trophiestufe und enthalten somit 100% der verfügbaren Energie.

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Energiefluss und Energieentwertung

Der Energiefluss in einem Ökosystem beschreibt die Weitergabe chemischer Energie von einer Trophiestufe zur nächsten. Ökosysteme umfassen selten mehr als 5 Trophiestufen, was sich durch die Energieentwertung erklären lässt.

Definition: Energieentwertung bezeichnet den Prozess, bei dem chemische Energie in Wärme umgewandelt wird, die von Lebewesen nicht weiter genutzt werden kann.

Alle Organismen sind Energiewandler, die beim Abbau von Biomasse durch Zellatmung einen Teil der chemischen Energie in Wärme umwandeln. Diese Wärme wird an die Atmosphäre abgegeben und kann von Lebewesen nicht weiter genutzt werden.

Highlight: Als Faustregel gilt die 10-Prozent-Regel des Energieflusses: Von einer Trophiestufe zur nächsten nimmt die Biomasse und damit die enthaltene Energie jeweils um 90 Prozent ab.

Ein Teil der durch die Nahrung aufgenommenen Energie wird von Konsumenten nicht verwertet und als Kot ausgeschieden. Destruenten spielen eine wichtige Rolle, indem sie diese Abfälle und tote Biomasse zersetzen und so Nährstoffe für die Produzenten wieder verfügbar machen.

Example: In einem Beispiel des Energieflusses im Ökosystem könnte eine Pflanze 1000 kJ Energie durch Fotosynthese speichern. Ein Pflanzenfresser würde davon nur 100 kJ aufnehmen, ein Fleischfresser wiederum nur 10 kJ.

Der Energiefluss in einem Ökosystem ist kein geschlossener Kreislauf. Energie muss ständig in Form von Sonnenlicht von außen zugeführt werden. Dennoch bleiben Stoffe im Kreislauf erhalten und werden über die Trophiestufen um-, auf- oder abgebaut.

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