Ökosystem

Wenn du an einen Wald, einen See oder sogar an einen morschen Baumstumpf denkst, siehst du nicht nur einzelne Lebewesen. Dort passen Licht, Wasser, Boden, Pflanzen, Tiere, Pilze und Bakterien auf eine bestimmte Weise zusammen.

In diesem Lernwiki lernst du, wie du so einen Natur-Ausschnitt als Ökosystem beschreibst. Danach kannst du Biotop und Biozönose unterscheiden, Stoffkreislauf und Energiefluss erklären und typische Prüfungsfragen sicher einordnen.

Deine Lernziele

• Ich kann erklären, was ein Ökosystem ist.
• Ich kann Biotop, Biozönose, abiotische Faktoren und biotische Faktoren unterscheiden.
• Ich kann Produzenten, Konsumenten und Destruenten in einem Beispiel zuordnen.
• Ich kann Stoffkreislauf und Energiefluss vergleichen.
• Ich kann Ökosysteme nach Lebensraum, Größe und menschlichem Einfluss einteilen.
• Ich kann Störungen, ökologisches Gleichgewicht und Sukzession an Beispielen beschreiben.

Die Grundidee: Lebensraum plus Lebensgemeinschaft

Stell dir einen kleinen Teich vor. Im Wasser wachsen Algen, am Rand stehen Schilfpflanzen, Insektenlarven leben im Schlamm, Frösche jagen Mücken, und Bakterien bauen tote Reste ab. Gleichzeitig bestimmen Licht, Temperatur, Sauerstoffgehalt und Nährstoffe, was dort überhaupt leben kann.

Definition

Ökosystem

Ein Ökosystem ist ein für die Untersuchung abgegrenzter Natur-Ausschnitt mit allen Lebewesen darin und der unbelebten Umwelt. Entscheidend ist, dass beide Seiten miteinander wechselwirken: Lebewesen beeinflussen ihren Lebensraum, und der Lebensraum beeinflusst die Lebewesen.

Ein Ökosystem besteht aus zwei Grundteilen:

• Das Biotop ist der unbelebte Lebensraum, zum Beispiel Wasser, Boden, Temperatur, Licht und Sauerstoff.
• Die Biozönose ist die Lebensgemeinschaft aller Lebewesen in diesem Raum, also Pflanzen, Tiere, Pilze, Bakterien und andere Mikroorganismen.

Definition

Biotop

Das Biotop ist der abiotische, also unbelebte Lebensraum eines Ökosystems. Dazu gehören zum Beispiel Bodenart, Wasser, Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Salzgehalt und Sauerstoffgehalt.

Definition

Biozönose

Die Biozönose ist die Lebensgemeinschaft aller Organismen in einem Biotop. Dazu zählen nicht nur auffällige Tiere und Pflanzen, sondern auch Pilze, Bakterien, Algen und andere Mikroorganismen.

Beispiel

Ökosystem Teich Schritt für Schritt:

1. Du bestimmst zuerst den Lebensraum: Wasser, Schlamm, Uferzone, Licht, Temperatur und Sauerstoffgehalt bilden das Biotop.
2. Dann sammelst du die Lebewesen: Algen, Wasserpflanzen, Insektenlarven, Schnecken, Frösche, Fische, Pilze und Bakterien bilden die Biozönose.
3. Erst zusammen entsteht das Ökosystem Teich, weil die Algen Licht und Nährstoffe brauchen, die Tiere Nahrung finden und Destruenten Reste wieder abbauen.

Merke

Ökosystem = Biotop + Biozönose + Wechselwirkungen. Ohne Beziehungen ist es nur eine Liste von Dingen.

Umweltfaktoren und Wechselwirkungen

Ein Ökosystem bleibt nicht einfach dadurch zusammen, dass alle Bestandteile am gleichen Ort sind. Es wird durch Beziehungen geformt: Pflanzen beschatten den Boden, Tiere fressen Pflanzen oder andere Tiere, Pilze zersetzen Laub, und Trockenheit begrenzt das Wachstum.

Definition

abiotische Faktoren

Abiotische Faktoren sind unbelebte Umweltbedingungen. Dazu zählen zum Beispiel Licht, Temperatur, Wasser, Salzgehalt, pH-Wert, Sauerstoff, Bodenart und Nährstoffe.

Definition

biotische Faktoren

Biotische Faktoren sind Einflüsse, die von Lebewesen ausgehen. Beispiele sind Konkurrenz, Räuber-Beute-Beziehungen, Parasitismus, Symbiose, Bestäubung und Krankheitserreger.

Wenn ein Organismus in einem Ökosystem lebt, muss er mit beiden Faktorengruppen zurechtkommen. Ein Frosch braucht feuchte Bereiche und passende Temperaturen. Gleichzeitig braucht er Beute, vermeidet Räuber und konkurriert vielleicht mit anderen Fröschen um Laichplätze.

Beispiel

Ein Waldrand als Beziehungsnetz:

1. Mehr Licht erreicht den Boden als im dichten Waldinneren. Das ist ein abiotischer Faktor.
2. Gräser, Kräuter und junge Sträucher wachsen dort gut, weil sie Licht nutzen können.
3. Viele Insekten finden Nahrung und Verstecke an diesen Pflanzen.
4. Vögel jagen die Insekten oder fressen Beeren.
5. Fällt ein alter Ast herunter, bauen Pilze und Bakterien ihn langsam ab.

Der Waldrand ist also kein zufälliger Randstreifen. Er ist ein Bereich, in dem Licht, Pflanzen, Tiere und Zersetzer zusammenwirken.

Gut zu wissen

Eine ökologische Nische beschreibt die Ansprüche und die Rolle einer Art im Ökosystem: Was braucht sie? Was frisst sie? Wann ist sie aktiv? Wo findet sie Schutz? Zwei Arten können im gleichen Ökosystem leben, wenn ihre Nischen nicht völlig gleich sind.

Stoffkreislauf und Energiefluss

Damit in einem Ökosystem Leben möglich ist, müssen Stoffe und Energie verfügbar sein. Beides hängt zusammen, aber es verhält sich nicht gleich.

Definition

Produzenten

Produzenten stellen aus anorganischen Stoffen körpereigene organische Stoffe her. In den meisten Ökosystemen sind das grüne Pflanzen und Algen, die mithilfe von Licht Photosynthese betreiben.

Definition

Konsumenten

Konsumenten können ihre organischen Stoffe nicht selbst aus anorganischen Ausgangsstoffen aufbauen. Sie ernähren sich von Produzenten, von anderen Konsumenten oder von organischen Resten.

Definition

Destruenten

Destruenten zersetzen tote Lebewesen, Laub, Kot und andere organische Reste. Pilze und Bakterien sind besonders wichtige Destruenten, weil sie Stoffe wieder in mineralische Formen zurückführen.

Beispiel

Eine einfache Nahrungskette auf der Wiese:

1. Gras betreibt Photosynthese und bildet Biomasse. Es ist Produzent.
2. Eine Heuschrecke frisst Gras. Sie ist Konsument erster Ordnung.
3. Ein Vogel frisst die Heuschrecke. Er ist Konsument zweiter Ordnung.
4. Wenn Pflanzenreste, Kot oder tote Tiere liegen bleiben, bauen Pilze und Bakterien diese Reste ab.
5. Die dabei frei werdenden Mineralstoffe können wieder von Pflanzen aufgenommen werden.

Definition

Stoffkreislauf

Der Stoffkreislauf beschreibt, wie Stoffe wie Kohlenstoff, Stickstoff, Wasser oder Mineralstoffe im Ökosystem immer wieder umgewandelt und weitergegeben werden.

Definition

Energiefluss

Der Energiefluss beschreibt, wie Energie in ein Ökosystem gelangt und über die Nahrung weitergegeben wird. Energie fließt nicht im Kreis: Ein Teil wird auf jeder Stufe als Wärme an die Umgebung abgegeben.

Produzenten brauchen eine Energiequelle, meistens Sonnenlicht. Sie speichern einen Teil dieser Energie in Biomasse. Konsumenten nehmen beim Fressen einen Teil davon auf. Auf jeder Stufe geht aber Energie für Bewegung, Wärmeabgabe, Stoffwechsel und Ausscheidungen verloren. Als grobe Faustregel werden in Schulmodellen oft etwa 10 Prozent der Energie an die nächste Stufe weitergegeben. Deshalb können Nahrungsketten nicht beliebig lang werden.

Merke

Stoffe können in Kreisläufen wiederverwendet werden. Energie muss immer neu von außen in das Ökosystem gelangen.

Arten von Ökosystemen und ihre Grenzen

Ökosysteme können sehr unterschiedlich groß sein. Ein Baumstumpf, ein Teich, ein Wald, ein Korallenriff und die gesamte Biosphäre lassen sich als Ökosysteme betrachten, wenn du jeweils Biozönose, Biotop und Wechselwirkungen untersuchst.

Definition

terrestrische Ökosysteme

Terrestrische Ökosysteme liegen an Land. Beispiele sind Wald, Wiese, Hecke, Moor, Wüste und Regenwald.

Definition

aquatische Ökosysteme

Aquatische Ökosysteme sind Gewässer-Ökosysteme. Süßwasser-Ökosysteme wie See, Teich und Fluss heißen limnisch; Salzwasser-Ökosysteme wie Meer und Korallenriff heißen marin.

Auch der Einfluss des Menschen kann zur Einteilung genutzt werden:

• natürliche Ökosysteme sind nur wenig direkt vom Menschen geprägt, zum Beispiel manche Moore oder Urwaldreste.
• naturnahe Ökosysteme sind beeinflusst, funktionieren aber noch ähnlich wie natürliche Systeme, zum Beispiel viele Wiesen oder Küstenbereiche.
• künstliche Ökosysteme werden stark vom Menschen gestaltet, zum Beispiel Stadtparks, Felder, Häfen oder Aquarien.

Beispiel

Grenzen sinnvoll ziehen:

Du sollst das Ökosystem "Schulhofwiese" untersuchen.

1. Du legst fest, welcher Bereich dazugehört: zum Beispiel die Grasfläche zwischen Zaun und Weg.
2. Du notierst abiotische Faktoren: Licht, Bodenverdichtung, Feuchtigkeit, Temperatur und vielleicht Streusalzreste im Winter.
3. Du erfasst die Biozönose: Gräser, Klee, Gänseblümchen, Regenwürmer, Ameisen, Käfer, Pilze und Bakterien.
4. Du beschreibst Austausch mit der Umgebung: Samen werden eingetragen, Vögel landen dort, Regenwasser fließt ab, Menschen mähen die Fläche.

Die Grenze ist also eine sinnvolle Arbeitsgrenze. Sie bedeutet nicht, dass das Ökosystem völlig abgeschlossen ist.

Gut zu wissen

Mehrere ähnliche Großräume können als Biom zusammengefasst werden, zum Beispiel tropischer Regenwald, Savanne oder borealer Nadelwald. Ein Biom ist eher eine große ökologische Landschaftszone; ein Ökosystem kann kleiner und genauer untersucht werden.

Wenn du "Regenwald" liest, achte auf die Ebene: Ein bestimmter Regenwald-Ausschnitt kann als Ökosystem untersucht werden. "Tropischer Regenwald" kann aber auch das übergeordnete Biom meinen.

Dynamik, Gleichgewicht und Störungen

Ökosysteme wirken manchmal stabil, aber sie stehen nie still. Jahreszeiten verändern Licht und Temperatur. Populationen schwanken. Neue Arten wandern ein, andere verschwinden. Auch Feuer, Überschwemmungen, Trockenheit, Krankheiten oder menschliche Eingriffe können ein System stark verändern.

Definition

ökologisches Gleichgewicht

Ein ökologisches Gleichgewicht liegt vor, wenn sich die wichtigsten Bestände und Beziehungen eines Ökosystems über längere Zeit ungefähr stabil halten. Das bedeutet nicht, dass jede Zahl immer gleich bleibt.

Definition

Störung

Eine Störung ist ein Ereignis oder Einfluss, der den Zustand eines Ökosystems deutlich verändert. Beispiele sind Waldbrand, Überflutung, Sturm, Abholzung, Überdüngung, Schadstoffeintrag oder eine starke Temperaturänderung.

Definition

Sukzession

Sukzession ist die schrittweise Veränderung einer Lebensgemeinschaft über die Zeit. Nach einer Störung können sich zum Beispiel zuerst Pionierarten ansiedeln, später folgen weitere Pflanzen, Tiere, Pilze und Mikroorganismen.

Beispiel

Nach einem Sturm im Wald:

1. Mehrere Bäume fallen um. Plötzlich gelangt mehr Licht auf den Waldboden.
2. Gräser, Kräuter und junge Sträucher wachsen an der offenen Stelle.
3. Insekten nutzen die Blüten und das Totholz.
4. Pilze und Bakterien zersetzen Holz und Laub.
5. Junge Bäume wachsen nach. Nach Jahren kann die Fläche wieder waldähnlicher aussehen.

Das Ökosystem wurde gestört, aber es entwickelt sich weiter. Je nach Stärke der Störung und nach Umweltbedingungen kann es sich erholen oder dauerhaft verändern.

Klimawandel und direkte Eingriffe des Menschen können Ökosysteme besonders stark beeinflussen. Wenn Temperaturen steigen oder Wasser knapper wird, ändern sich Wachstumszeiten, Wanderungen, Konkurrenzverhältnisse und Krankheitsdruck. Wenn Flächen versiegelt, Wälder gerodet, Gewässer überdüngt oder Schadstoffe eingetragen werden, verändern sich Biotop und Biozönose gleichzeitig.

Merke

Stabil bedeutet in der Ökologie nicht "unveränderlich". Stabil ist ein Ökosystem eher dann, wenn es trotz Schwankungen wichtige Funktionen behalten oder nach Störungen wieder aufbauen kann.

Prüfungsmodus: typische Aufgaben sicher lösen

In Klassenarbeiten musst du oft nicht nur Begriffe nennen, sondern ein neues Beispiel analysieren. Gehe dann systematisch vor.

Beispiel

Aufgabe: "Ein Korallenriff enthält Korallen, Algen, Fische, Krebse, Bakterien, warmes salzhaltiges Wasser und viel Licht. Ordne die Bestandteile und erkläre eine mögliche Störung."

Lösung:

1. Biotop: warmes Salzwasser, Licht, Temperatur, Sauerstoff, Nährstoffe und Untergrund.
2. Biozönose: Korallen, Algen, Fische, Krebse und Bakterien.
3. Produzenten: Algen, weil sie Photosynthese betreiben.
4. Konsumenten: viele Fische und Krebse, weil sie andere Organismen oder organisches Material fressen.
5. Destruenten: Bakterien, weil sie Reste abbauen können.
6. Mögliche Störung: dauerhaft höhere Wassertemperaturen können die Lebensbedingungen verändern und Beziehungen im Riff verschieben.

Merke

Bei Analyseaufgaben hilft die Reihenfolge: Biotop bestimmen, Biozönose sammeln, Rollen zuordnen, Wechselwirkungen erklären, Veränderung oder Störung bewerten.

Alles auf einen Blick

Abschluss-Check

Zusammenfassung

Ein Ökosystem ist ein Natur-Ausschnitt, in dem ein Biotop und eine Biozönose zusammenwirken. Das Biotop umfasst unbelebte Faktoren wie Licht, Wasser, Boden und Temperatur. Die Biozönose umfasst alle Lebewesen, also Pflanzen, Tiere, Pilze, Bakterien und andere Mikroorganismen.

In Ökosystemen wirken abiotische Faktoren und biotische Faktoren zusammen. Produzenten bauen Biomasse auf, Konsumenten nutzen organische Stoffe als Nahrung, und Destruenten zersetzen Reste. Dadurch können Stoffe immer wieder in Kreisläufe zurückgeführt werden. Energie fließt dagegen durch das System und muss meist als Sonnenlicht neu hineingelangen.

Ökosysteme können klein oder groß, terrestrisch oder aquatisch, natürlich, naturnah oder künstlich sein. Sie sind offen, dynamisch und komplex. Störungen wie Feuer, Überflutung, Überdüngung, Rodung oder Klimaveränderungen können ein Ökosystem verändern. Durch Sukzession kann sich eine Lebensgemeinschaft danach schrittweise neu entwickeln.