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Energiefluss im Ökosystem einfach erklärt
Energiefluss im Ökosystem: Energie gelangt meist als Sonnenlicht in ein Ökosystem. Produzenten speichern einen Teil davon als chemische Energie. Über Nahrung wird diese Energie an Konsumenten und Destruenten weitergegeben. Bei jedem Übergang bleibt nur ein Teil für die nächste Trophiestufe verfügbar; viel Energie wird bei Lebensvorgängen umgewandelt und schließlich als Wärme abgegeben. Deshalb fließt Energie gerichtet durch das System und muss ständig neu zugeführt werden.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Wo beginnt der Energiefluss?
Eine Pflanze wächst nicht allein durch Wasser und Mineralstoffe. Sie braucht Licht. Bei der Fotosynthese wandeln Pflanzen, Algen und einige Bakterien Lichtenergie in chemische Energie um. Diese Energie steckt anschließend in organischen Stoffen, zum Beispiel in Zucker.
Produzenten
Produzenten sind Lebewesen, die aus anorganischen Stoffen organisches Material aufbauen. Pflanzen und Algen nutzen dazu meist Lichtenergie. Sie bilden die erste Trophiestufe.
Eine Trophiestufe ist eine Position im System der Nahrungsbeziehungen. Pflanzenfresser bilden als Primärkonsumenten meist die zweite Stufe. Tiere, die Pflanzenfresser fressen, gehören als Sekundärkonsumenten zur nächsten Stufe.
In der vereinfachten Waldkette Sonnenlicht → Baum → Raupe → Vogel → Raubvogel ist der Baum Produzent. Die Raupe ist Primärkonsumentin, der Vogel Sekundärkonsument und der Raubvogel Tertiärkonsument. Die Pfeile zeigen hier den Weg der Energie zur jeweils fressenden Stufe.
Warum nimmt die verfügbare Energie ab?
Ein Organismus gibt nicht seine gesamte aufgenommene Energie an den nächsten Konsumenten weiter. Er benötigt Energie für Zellatmung, Stoffwechsel, Bewegung, Wachstum und andere Lebensvorgänge. Dabei wird ein Teil in Wärme umgewandelt. Außerdem wird nicht jedes Körperteil gefressen oder verdaut.
Energieverlust bedeutet hier nicht, dass Energie verschwindet. Gemeint ist: Diese Energie steht der nächsten Trophiestufe nicht mehr als chemische Energie in Nahrung zur Verfügung.
Je höher die Trophiestufe, desto weniger Energie ist gewöhnlich für sie verfügbar. Das begrenzt die Länge von Nahrungsketten.
Die 10-%-Regel ist ein vereinfachtes Modell: Häufig rechnet man damit, dass ungefähr ein Zehntel der Energie einer Trophiestufe die nächste erreicht. Der wirkliche Anteil kann abweichen. Die Regel ist daher eine Näherung und kein Naturgesetz.
Ein Modell startet bei Produzenten mit 100 Energieeinheiten. Bei angenommener Weitergabe von 10 % erhält die nächste Stufe:
$100 \cdot 0{,}10 = 10$ Energieeinheiten.
Die folgende Stufe erhält im selben Modell:
$10 \cdot 0{,}10 = 1$ Energieeinheit.
Der entscheidende Gedanke ist die wiederholte Multiplikation mit 0,10. Nach zwei Übergängen bleibt im Modell ein Hundertstel der Ausgangsenergie für diese Nahrungskette verfügbar.
Wie verlaufen Hauptweg und Detritus-Pfad?
Energie fließt nicht nur über lebende Beute. Tote Organismen, Kot und abgefallene Blätter bilden Detritus, also abgestorbenes oder ausgeschiedenes organisches Material.
Destruenten
Destruenten oder Zersetzer bauen organische Reste ab. Dazu gehören unter anderem Bakterien und Pilze; auch Bodentiere können bei der Zerkleinerung mitwirken. Destruenten nehmen dabei chemische Energie auf und nutzen sie für ihre Lebensvorgänge.
So bestehen zwei verbundene Wege:
- Hauptweg: Produzenten → Pflanzenfresser → Fleischfresser
- Detritus-Pfad: tote Biomasse und Ausscheidungen → Destruenten
Destruenten geben die aufgenommene Energie nicht an Produzenten zurück. Auch bei ihnen wird Energie schließlich als Wärme abgegeben. Sie führen jedoch Stoffe aus organischen Resten in wieder nutzbare Formen über.
Energiefluss oder Stoffkreislauf?
Mit Nahrung werden sowohl Energie als auch Stoffe übertragen. Trotzdem verhalten sie sich im Ökosystem verschieden.
| Energiefluss | Stoffkreislauf |
|---|---|
| Energie gelangt meist als Sonnenlicht in das System. | Stoffe wie Kohlenstoff und Mineralstoffe sind bereits im System und seiner Umgebung vorhanden. |
| Sie wird als chemische Energie weitergegeben. | Sie werden aufgenommen, umgebaut und weitergegeben. |
| Bei Lebensvorgängen wird sie schließlich als Wärme abgegeben. | Durch Zersetzung werden Stoffe erneut für Produzenten verfügbar. |
| Ständige Energiezufuhr von außen ist nötig. | Stoffe können wiederholt genutzt werden. |
Die Begriffe beschreiben also zwei Vorgänge zugleich: Stoffe kreisen, während Energie gerichtet fließt. Wenn Zersetzer tote Biomasse abbauen, schließen sie den Stoffkreislauf mit, aber keinen Energiekreislauf.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
speichern Lichtenergie zuerst in organischen Stoffen. Energie wird durch Trophiestufen weitergegeben und schließlich teilweise als abgegeben. Stoffe können dagegen durch Zersetzung erneut werden.
Wovon hängt die trophische Rolle ab?
Die trophische Rolle ist kein festes Etikett einer Tierart. Sie hängt davon ab, was ein Organismus in der betrachteten Nahrungskette frisst.
Frisst ein Vogel direkt eine Raupe, die Blätter gefressen hat, ist der Vogel Sekundärkonsument. Frisst ein Greifvogel diesen Vogel, ist der Greifvogel Tertiärkonsument. Frisst ein Vogel dagegen eine Eidechse, die zuvor eine Raupe gefressen hat, nimmt dieser Vogel selbst die Rolle eines Tertiärkonsumenten ein.
Viele Nahrungsketten überschneiden sich zu einem Nahrungsnetz. Der Energiefluss verteilt sich darin auf mehrere Wege. Die Grundregel bleibt: Jeder Pfeil muss zur konkreten Fraßbeziehung passen.
Vertiefung: Primärproduktion
Die Bruttoprimärproduktion ist die gesamte neu gebildete organische Substanz der Produzenten pro Fläche und Zeit. Ziehst du den Anteil ab, den die Produzenten durch Zellatmung selbst verbrauchen, erhältst du die Nettoprimärproduktion:
$$\text{Nettoprimärproduktion} = \text{Bruttoprimärproduktion} - \text{pflanzliche Zellatmung}$$
In einem vereinfachten Modell mit 240 Einheiten Bruttoprimärproduktion und 120 Einheiten pflanzlicher Zellatmung bleiben $240 - 120 = 120$ Einheiten Nettoprimärproduktion. Nur dieser verbleibende Anteil steht unter anderem für Wachstum und damit grundsätzlich für weitere Trophiestufen zur Verfügung.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Energiefluss im Ökosystem
- Eingang und Speicherung
- Sonnenlicht
- Produzenten und Fotosynthese
- Weitergabe
- Konsumenten und Trophiestufen
- Detritus und Destruenten
- Abnahme
- Lebensvorgänge und Wärme
- 10-%-Regel als Näherung
- Abgrenzung
- Energie fließt gerichtet
- Stoffe können kreisen
- Eingang und Speicherung
Abschluss-Check
Du hast das Ziel erreicht, wenn du an einer neuen Nahrungskette den Energieweg einzeichnen, die Abnahme begründen und zugleich erklären kannst, warum Destruenten Stoffe, aber keine nutzbare Energie zu den Produzenten zurückführen.