Ökosystem - geographie.

Ökosystem - geographie. 1 EINLEITUNG Ökosystem, ein Lebensraum (Biotop) mit seiner Lebensgemeinschaft (Biozönose), die durch zahlreiche ökologische Wechselbeziehungen miteinander verknüpft sind. Ein Ökosystem ist ein sehr komplexes Wirkungsgefüge zwischen Lebewesen, also Pflanzen, Tieren, Pilzen und Mikroorganismen, sowie Energieströmen und Stoffkreisläufen. Nährstoffe werden in einem ständigen Kreislauf zwischen Lebewesen und Lebensraum (z. B. dem Boden) ausgetauscht. Viele der Lebewesen sind miteinander in einem Nahrungsnetz verbunden. An der Basis des Nahrungsnetzes stehen Pflanzen und autotrophe Mikroorganismen (Primärproduzenten), die Nährstoffe aus dem Boden aufnehmen und daraus biochemische Verbindungen, Zellen, Gewebe und Organe aufbauen. Aus dieser organischen Materie gewinnen Pflanzenfresser und Fleischfresser, die Konsumenten, die Energie für ihren Stoffwechsel und zum Aufbau ihres Organismus. Wenn Lebewesen eines Ökosystems sterben, wird die tote organische Materie durch Bodenorganismen und andere Saprophagen (Destruenten) wieder in Nährstoffe umgewandelt (siehe Fäulnis und Verwesung). Diese gelangen in den Boden oder auf den Grund des Gewässers und können dann von den Pflanzen oder Photosynthese betreibenden Mikroorganismen wieder aufgenommen werden. Da bei den Stoffwechselvorgängen aller Lebewesen in diesem Kreislauf Energie als Wärme abgegeben wird, muss ein Ökosystem regelmäßig von außen neue Energie beziehen. Ökosysteme werden daher auch als offene Systeme bezeichnet. Die zugeführte Energie liefert in fast allen Ökosystemen das Sonnenlicht. Lebewesen in der Tiefsee werden aus heißen Quellen (Schwarzen Rauchern) am Meeresboden mit Energie versorgt. Außer dem Sonnenlicht beeinflussen auch das Klima sowie die chemische Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften des Bodens bzw. Wassers den Energie- und Stoffkreislauf in einem Ökosystem. Siehe auch Kohlenstoffkreislauf; Stickstoffkreislauf 2 ABGRENZUNG VON ÖKOSYSTEMEN Ökosysteme können nicht exakt voneinander abgegrenzt werden. Die Übergänge sind fließend, da sich die gesamte Biosphäre der Erde aus einem Mosaik von Lebensräumen (Biome) zusammensetzt. Entscheidend für die Bestimmung eines Ökosystems ist in der Regel ein Umweltfaktor, der innerhalb eines begrenzten Bereichs weitgehend gleich bleibt, etwa das Wasser im Meer oder in einem Tümpel. Oft werden Teilbereiche eines größeren Biotops wie das Benthal (der Bodenbereich), das Pelagial (offenes Wasser) und das Litoral (der Randbereich) eines größeren Gewässers als eigene Ökosysteme betrachtet. In einem solchen Teilbereich herrschen bestimmte Umweltbedingungen (z. B. im Litoral der Meeresküste die Gezeiten), die sämtliche dort lebenden Lebewesen betreffen, andere in angrenzenden Lebensräumen jedoch nicht. Dennoch überlappt sich jedes Ökosystem mit den benachbarten Systemen, weil Lebewesen sich bewegen und Stoffe transportiert werden. Man unterscheidet zwei große Gruppen von Ökosystemen: terrestrische (lateinisch terra: Land) und aquatische (lateinisch aqua: Wasser). Zu den terrestrischen Ökosystemen, die meist durch ihre Vegetation bestimmt sind, gehören beispielsweise Wälder, Grasländer und Wüsten. Aquatische Ökosysteme werden meist in SüßwasserÖkosysteme (limnische Ökosysteme, z. B. Seen, Flüsse oder Sumpfland) und Meeres-Ökosysteme (marine Ökosysteme wie Korallenriffe, Seegraswiesen oder die Tiefsee) gegliedert. Diese Kategorien können weiter unterteilt werden, z. B. Waldökosysteme in Regenwald und Trockenwald, Laubwald und Nadelwald, Auwald und Bruchwald. Jede dieser Formen lässt sich wiederum nach der vorherrschenden Baumart unterscheiden und wird dann z. B. als Buchen- oder Eichenwald bezeichnet. Als grundlegende Einheiten bei der Erforschung von Ökosystemen dienen oft Pflanzengesellschaften, welche die übrige Biozönose prägen. Der Begriff Ökosystem wird auch für bestimmte geographische Gebiete mit abgrenzbaren Lebensgemeinschaften verwendet. Ein Beispiel ist die Serengeti in Ostafrika, in der eine charakteristische Tier- und Pflanzengesellschaft lebt, darunter auch endemische Arten. Die Lebensräume der Serengeti umfassen z. B. Kurzgrassavannen, Dornbuschsavannen und Trockenwaldzonen, Flüsse und - je nach Jahreszeit - Wasserlöcher. Ebenso werden im maritimen Bereich größere Ökosysteme mit verschiedenen Lebensräumen unterschieden, etwa das Schwarze Meer, der kalte Benguelastrom vor der Südwestküste Afrikas oder der Golf von Mexiko. Die Definition eines Ökosystems hängt vom Blickwinkel des Betrachters ab. Oft wird die gesamte Erde als einziges Ökosystem angesehen. 3 NATÜRLICHE VERÄNDERUNGEN IN ÖKOSYSTEMEN Ökosysteme stehen als offene Systeme im ständigen Austausch mit der Umwelt. Sie sind in der Lage, sich selbst zu regulieren, d. h., ein relativ stabiles ökologisches Gleichgewicht herzustellen. Dazu trägt beispielsweise das Nahrungsnetz bei. Die Abundanz (Populationsdichte) zweier Arten, die durch eine Räuber-Beute-Beziehung miteinander verbunden sind, schwankt oft regelmäßig - in Abhängigkeit von der Abundanz der jeweils anderen Art: Ist viel Beute vorhanden, vermehren sich die Räuber. Wurde die Beute dezimiert, nimmt auch die Zahl der Räuber ab (siehe Massenwechsel). Ein Überschuss an toter organischer Materie (Detritus) kann durch ein Populationswachstum der Destruenten (Saprophagen) ausgeglichen werden. Bleibt dennoch organische Materie (Lebewesen oder Detritus) ungenutzt, können sich zusätzliche Arten auf der entsprechenden trophischen Ebene des Nahrungsnetzes ansiedeln, indem sie von außen in das Ökosystem einwandern. In einem neuen Ökosystem - z. B. auf einer Insel, die durch den Ausbruch eines maritimen Vulkans entstanden ist - ändert sich die Zusammensetzung der Biozönose in den ersten Jahren der Besiedlung sehr stark. Zunächst dominieren Arten, die sich rasch fortpflanzen, aber meist nicht besonders gut an die herrschenden Umweltbedingungen angepasst sind (so genannte r-Strategen, z. B. Gräser und Kräuter sowie kleine wirbellose Tiere). Sobald Arten einwandern, die besser an bestimmte ökologische Nischen angepasst sind, verdrängen sie viele der ursprünglichen Arten durch Konkurrenz. Nach einer gewissen Zeit entwickelt sich eine relativ stabile Biozönose, die von sehr gut angepassten Arten mit relativ wenigen Nachkommen beherrscht wird (K-Strategen, z. B. Bäume und große Säugetiere). Eine solche Artenabfolge bei der Entwicklung eines Ökosystems wird Sukzession genannt, die stabile Biozönose heißt Klimaxgesellschaft. Die meisten Ökosysteme verändern sich auch zyklisch im jahreszeitlichen Wechsel. In den gemäßigten Breiten kommen viele natürlichen Prozesse im Winter weitgehend zum Erliegen, da aufgrund niedriger Temperaturen, kurzer Tage und anderer Faktoren fast keine Pflanzen wachsen können. Im Frühling setzt mit der Photosynthese die Produktion von Biomasse im gesamten Nahrungsnetz ein, die im Lauf des Sommers ihren Höhepunkt erreicht. Im Herbst verstärkt sich mit dem Laubwurf der Bäume und dem Tod zahlreicher krautiger Pflanzen und Insekten die Tätigkeit der Destruenten. Viele Arten gehen in einen physiologischen Ruhezustand wie Winterschlaf oder Samenruhe über, manche wandern aus dem Ökosystem ab (z. B. Zugvögel). Viele tropische und subtropische Ökosysteme ändern sich ebenfalls zyklisch unter dem Einfluss von Regenzeiten und Trockenzeiten, und marine Ökosysteme sind von regelmäßig wechselnden Wassertemperaturen betroffen. 4 MENSCHLICHE EINFLÜSSE AUF ÖKOSYSTEME Durch den Menschen werden die meisten natürlichen Ökosysteme heute viel stärker beeinflusst als durch die natürliche Schwankung von Umweltfaktoren. Luftverschmutzung, Wasserverschmutzung sowie Rückstände an Pestiziden und anderen Giftstoffen in Boden oder Wasser lassen viele Lebewesen erkranken oder sterben. Durch den übermäßigen Eintrag von Düngemitteln ändern sich Nährstoffkreisläufe so stark, dass eine Selbstreinigung des Ökosystems ausbleibt; vor allem bei Gewässern kommt es dann zu einer unnatürlichen Eutrophierung. Der Kahlschlag von Waldgebieten vernichtet nicht nur Baumbestände, sondern entzieht auch vielen anderen Arten des Ökosystems die Lebensgrundlage. Viele Ökosysteme sind heute durch die Zersiedlung der Landschaft und den Bau von Verkehrswegen zersplittert und häufig zu klein, um fortbestehen zu können. Mit der globalen Erwärmung ändert sich das Artenspektrum vieler Ökosysteme langsam, aber dauerhaft; viele Tier- und Pflanzenarten werden von anderen Arten verdrängt oder sterben aus. Schädliche Veränderungen in den Ökosystemen der Erde zu begrenzen ist die wichtigste Aufgabe im Naturschutz sowie beim Schutz bedrohter Arten und eines der wichtigsten Ziele einer weltweit nachhaltigen Entwicklung. Von größter Bedeutung ist es, das starke Bevölkerungswachstum des Menschen zu stoppen, die natürlichen Ressourcen zu schonen und Energie einzusparen. Idealerweise sollten die noch halbwegs intakten natürlichen Ökosysteme in großräumigen Nationalparks geschützt werden. Besonders wichtig ist auch die Ausweisung von vernetzten Naturschutzgebieten wie dem europaweiten Schutzgebietsnetz Natura 2000. In einem solchen Biotopverbund können Arten von einem Ökosystem in ein benachbartes gleicher oder ähnlicher Form wechseln. Dies eröffnet Individuen getrennter Populationen die Möglichkeit, sich miteinander zu paaren und so Inzucht zu vermeiden. Besonders wichtig sind lang gestreckte und damit zur Vernetzung besonders geeignete Ökosysteme wie Hecken, Röhrichte und Auwälder. Ziel all dieser Maßnahmen ist es, neben den vom Menschen geprägten Kulturlandschaften weitgehend unberührte Naturlandschaften zu erhalten. Bearbeitet von: Alexander Hofmann Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.