Ökosysteme

Jedes Ökosystem besteht aus

dem Biotop und seinen abiotische Faktoren, sowie
der Biozönose, welche sich in folgende Strukturen unterteilen lässt:
1. Produzenten
2. Konsumenten
3. Destruenten

Produzenten

Als Produzenten werden grüne Pflanzen bezeichnet und einige wenige chemosyntetisch tätige (autotrophe) Bakterienarten. Sie produzieren organische Substanzen aus anorganischen Kleinmolekülen und damit die gesamte Biomasse, von der alle anderen Lebewesen des Ökosystems leben.

Konsumenten

Als Konsumenten oder Verbraucher bezeichnet man diese Lebewesen, die die von Pflanzen produziert Biomasse verbrauchen. Die Anzahl der Konsumenten ist also abhängig von den erzeugten Produkten der Produzenten.

Man unterscheidet:

die Pflanzenfresser (primäre Konsumenten)
Fleischfresser erster Ordnung (sekundäre Konsumenten) und
Fleischfresser zweiter Ordnung (tertiäre Konsumenten wie z.B. Großraubtiere)

Destruenten/ Zersetzer oder Reduzenten

Diese Organismen, welche die organischen Substanzen toter Lebewesen zu einfachen Stoffen und schließlich diese zu H2O, CO2 und Mineralstoffen abbauen. Dies sind tierische Einzeller, Bakterien, Pilze, viel Würmer unterschiedlicher Klassen und Stämme und andere Kleintiere des Bodens, wie z.B. Insekten. Innerhalb dieser Gruppe unterscheidet man noch:

Abfallfresser (Saprophagen) und
Mineralisierer(Bakterien und Pilze)

Zwischen allen drei Gruppen entstehen enge Wechselbeziehungen und ein ständiger Kreislauf der Stoffe. Die Pflanzen bauen aus den von Destruenten stammenden anorganischen Stoffen die Biomasse auf, Tiere verwenden sie und bauen sie um. Deren Masse wird nach ihrem Tod wiederum von den Destruenten zersetzt und in den Kreislauf zurückgeführt. Die durch die Umsetzung freigewordener Energien wird in mechanische und Wärmeenergie umgesetzt und geht verloren. Sie wird über die Pflanzen durch Verwertung der Sonnenenergie wieder ergänzt. Alle Ökosysteme sind offene Systeme, bei denen die oben beschriebenen Faktoren Veränderungen auslösen können. Viele ökologische Systeme besitzen eine ökologische Stabilität, d.h. das System ändert sich nicht spontan von selbst und lässt sich auch durch äußere kurzzeitige Störungen nicht auf Dauer verändern.

Wichtige Ökosysteme sind:

Teich
See
Flüsse
Meere
Steppe
Savanne
tropischer Regenwald
mitteleuropäischer Laubwald
Taiga
Tundra

Ökosystem Meer

71% der Erdoberfläche
Grundtypen: Plankton und Nekton

Lebensbereiche im Meer:

Meeresboden (Benthal)
1. Küstenzone (Litoral)
  Grenze ca 200m (Schelf), bis dorthin ist Photosynthese möglich
2. Tiefseeboden mit lichtloser Zone
freies Wasser (Pelagial)
1. durchlichtetes Gebiet (euphotische Zone, Epipelagial)

Flachsee
- 10 % der gesamten Meeresfläche
- 50 % der Biomasse des Meeres
ozeanischer Bereich (Hochsee)
1. Dämmerungszone (Bathyal bis 1000 m)
  - Fische und Tintenfische mit riesigen Augen und Leuchtorgane
2. lichtlose Zone (aphotische Zone, Abyssal)
  - abhängig von anderen Zonen, da die einzige Nahrung aus abgestorbenen Teilen aus den oberen Bereichen kommt.
  - Organismen zart gebaut, Skelett und Lichtsinnesorgane zurückgebildet
  - Schwefelbakterien als Produzenten

Ökosystem Taiga

Bezeichnung für den Landschaftstyp der borealen Nadelwälder in Eurasien. Die Taiga ist das größte zusammenhängende Nadelwaldgebiet der Erde und schließt südlich an die Tundra der Nordhalbkugel an. Im Gegensatz zu den tropischen Regenwäldern zeichnet sich die Taiga durch eine geringe Artenvielfalt aus und besteht zu großen Teilen aus Nadelbaumarten (wie z. B. Fichte, Kiefer, Lärche und Tanne) sowie der Birke, die eine große Anpassungsfähigkeit an Frost und Kälte aufweisen. Dieses teilweise noch unerschlossene Gebiet besteht in weiten Teilen aus ursprünglichen Wäldern, die von riesigen Sumpfgebieten unterbrochen werden. Besonders im Gebiet zwischen den Flüssen Ural und Jenissej ist eine ausgesprochene Sumpftaiga entwickelt. Das Klima der Taiga ist gekennzeichnet durch lange und schneereiche Winter sowie kurze und kühle Sommer. Der Landschaftstyp fällt in das Verbreitungsgebiet des Permafrostbodens.¹

Zu den ökologischen Bedingungen zählt in weiten Teilen der Taiga die Bodengefrornis, die mitunter mehrere Monate des Jahres andauern kann. Die biologische Vielfalt der Wälder gemäßigter und nördlicher Breiten ist gewöhnlich geringer als in den Tropenwäldern, einzelne Arten sind jedoch häufig durch eine große Anzahl von Exemplaren vertreten. Einige Wälder gemäßigter und nördlicher Breiten enthalten nur vier oder fünf Baumarten, darunter verschiedene Arten von Fichten (Picea) und Birken (Betula), während der Artenreichtum in gemäßigten Regenwäldern fast den der Tropen erreichen kann. ²

Ökosystem Mitteleuropäischer Laubwald

Mitteleuropa wäre, gäbe es nicht den Menschen, von einem dichten Mischwald überzogen, anstatt den vom Menschen angelegten Kulturwäldern.

Baumschicht mit Blätterdach der Bäume
Strauchschicht mit dem Nachwuchs der Bäume
Krautschicht mit den krautigen Waldpflanzen

Eine Moosschicht fehlt, da diese den jährlichen Laubfall nicht verträgt.
Boden ebenfalls unterteil in Schichten, enthält Pilzschicht
Der Stockwerksbau entspricht den Lichtbedürfnissen der Pflanzen
Maximum der pflanzlichen Stoffproduktion ist abhängig von den Lichtverhältnissen (Jahreszeiten)
Am Waldboden leben Mineralisierer (z.B. Amöben, Milben, Insekten, usw.), deren Produkte durch Regenwürmer, Mäuse und Wildschweine mit dem Boden vermischt werden. Tiere leben mit Pflanzen in „Symbiose“

Ökosystem Tundra

Arktische Steppen, die den größten Teil der Landflächen der Erde nördlich des borealen Nadelwaldgürtels einnehmen und in denen Sauergräser, Heidekrautgewächse, Weiden, Moose und Flechten vorherrschen. Ähnliche Steppen, die Gebirgstundra genannt werden, treten in niedrigeren Breiten in den Hochgebirgen oberhalb der Baumgrenze auf. Auch in der Antarktis gibt es Tundrengebiete.

Klima und Geländeform

Das Tundrenklima ist durch harte Winter, niedrige Temperaturen, geringe Niederschläge und kurze Sommer gekennzeichnet. Die mittleren Monatstemperaturen in Clyde auf der Baffin-Insel bewegen sich beispielsweise zwischen 7 °C und –31 °C, wobei das Jahresmittel bei –12 °C liegt. Die Temperaturen im Kontinentinnern sind dabei eher extremer (sowohl hinsichtlich Kälte als auch Wärme), weisen jedoch ungefähr ähnliche Jahresmittel auf. Besonders die arktische Tundra wird stark vom Dauerfrostboden beeinflusst, einer Schicht gefrorenen Unterbodens. Der Oberboden, der meist steinig ist, taut im Sommer bis in unterschiedliche Tiefen auf. Die Kombination von gefrorenem Boden und flachem Gelände verhindert in der Tundra den Wasserabfluss. Das Wasser, das an der Oberfläche gehalten wird oder die obere Bodenschicht sättigt, bildet Teiche und Sümpfe, die für die Feuchtigkeit der Pflanzen sorgen und dadurch den geringen Niederschlägen entgegenwirken.

An vergleichsweise gut entwässerten Stellen entstehen durch das zeitweise Gefrieren und Tauen Risse im Boden, die ein regelmäßiges Polygonmuster bilden. In schlecht entwässerten Gebieten entwickeln sich unregelmäßige Geländeformen wie Eishügel oder Erdhügel, Frostbeulen und Erdstreifen. Durch das Tauen von Hängen im Sommer kann es über die Abwärtsbewegung des Bodens zur Bildung von Solifluktions- oder „Fließerde“-Terrassen kommen. Alle diese Muster, die in der arktischen Tundra ausgeprägt sind, treten in kleinerem Maßstab auch in der Gebirgstundra auf. Bei der Gebirgstundra sind die so genannten Felsfluren vorherrschend, ein felsiger Erdboden, wo ausschließlich Flechten wachsen können. Die zahlreichen Mikrohabitate, die diese Geländeformen bieten, gestalten die Tundrenlandschaft vielfältig.

Flora

Die Zahl der Pflanzenarten in der Tundra ist gering, und ihr Wuchs niedrig, da sich der größte Teil der Biomasse in den Wurzeln konzentriert. Die Wachstumszeit ist kurz, und die Fortpflanzung der Flora ist eher vegetativ (ungeschlechtlich) und vollzieht sich durch Knospung. Zur typischen arktischen Vegetation gehören Wollgras, Sauergräser und Zwergheiden zusammen mit Moosen und Flechten. Diese Pflanzengesellschaften sind an starke Winde und an Bodenstörungen durch Frosthebung angepasst. Auch bei niedrigen Temperaturen, geringen Lichtintensitäten und langen Tageslichtperioden läuft bei diesen Pflanzen der Prozess der Photosynthese ab. Gebirgspflanzengesellschaften bestehen aus matten- und polsterbildenden Pflanzen, die im arktischen Bereich selten sind. Diese Pflanzen sind an böige Winde, intensive Schneefälle und an in weiten Bereichen schwankende Temperaturen angepasst. Auch bei hellem Licht und einer kurzen Tageslichtdauer findet Photosynthese statt.

Fauna

Die arktische Tierwelt ist zirkumpolar verbreitet; dieselben oder nahe verwandte Arten sind rings um die Pole zu finden. Die Vielfalt der Arten ist in dieser lebensfeindlichen Umwelt begrenzt. Moschusochsen, Karibus und Rentiere sind die vorherrschenden großen Weidetiere, die sich von Süßgräsern, Sauergräsern, Flechten und Weiden ernähren; der Moschusochse ist in seiner Verbreitung sogar auf die Tundra beschränkt. Schneehasen und Lemminge ernähren sich von Gräsern und Sauergräsern. Zu den Raubtieren gehören Wolf und Polarfuchs, ein Beutegreifer unter den Vögeln ist die Schnee-Eule. Außerdem sind Eisbären und manchmal auch Braunbären anzutreffen. Im Sommer brüten viele Vögel im Gesträuch der Tundra. Bevor der Winter beginnt, ziehen sie in Zonen mit milderem Klima. Es gibt viele verschiedene Arten von Insekten wie Blattläuse, Stechmücken, Schmetterlinge, Käfer und Heuschrecken, andere Wirbellose sind selten. Zur Gebirgstierwelt gehören Schneeziege, Dickhornschaf, Pfeifhase, Murmeltier und Schneehuhn. Charakteristisch für die Tierwelt der Tundra sind periodische Bestandsschwankungen, wie sie beispielsweise von Lemmingen bekannt sind.

Das Tundrenökosystem ist äußerst empfindlich gegenüber Störungen und hat nur eine geringe Fähigkeit zur Regeneration. Eine Zerstörung der Vegetationsdecke führt zum tiefgründigen Tauen des Dauerfrostbodens und damit zu einem Zusammenfallen des Bodens und zu Bodenverlusten. Fahrzeugspuren verursachen tiefe Erosionsrinnen, die jahrelang bestehen bleiben. Die Wildtiere der Tundra sind besonders anfällig für die Zerstörung ihrer Habitate oder intensive Bejagung. Das Verschwinden von Tier- oder Pflanzenarten führt zu einer gravierenden Störung des biologischen Gleichgewichts der Tundra.³

Ökosystem Erde

Die Erde besteht aus fünf Bereichen („Sphären“): Der erste, gasförmige, ist die Atmosphäre. Der zweite Bereich, die Hydrosphäre, ist flüssig. Dritter, vierter und fünfter Bereich sind die Lithosphäre, der Erdmantel und der Erdkern. Die Lithosphäre, die hauptsächlich aus der starren Erdkruste besteht, reicht bis in eine Tiefe von 100 Kilometern. Der Mantel und der Kern bilden das schwerere Erdinnere, das den größten Teil der Erdmasse ausmacht.

Die Atmosphäre ist eine gasförmige Hülle, die unseren Planeten umgibt. Obwohl sie mehr als 1 100 Kilometer mächtig ist, befindet sich die Hälfte ihrer Masse in den unteren 5,6 Kilometern.

Die Hydrosphäre schließt neben den Ozeanen auch alle Binnenmeere, Seen und Flüsse und das Grundwasser ein. Die mittlere Tiefe der Ozeane beträgt 3 794 Meter. Die Masse der Ozeane beträgt ungefähr 1 350 000 000 000 000 000 (1,35 × 1018) Tonnen, das ist ungefähr der 4 400. Teil der gesamten Erdmasse. Die Hydrosphäre bedeckt ungefähr 70,8 Prozent der Erdoberfläche.

Die Lithosphäre weist eine mittlere Dichte auf, die 2,7-mal so groß ist wie die von Wasser. Sie besteht fast vollständig aus elf Elementen, die zusammen 99,5 Prozent seiner Masse ausmachen. Den größten Anteil hat Sauerstoff (46,60 Prozent der Gesamtmasse), gefolgt von Silicium (27,72 Prozent), Aluminium (8,13 Prozent), Eisen (5,0 Prozent), Calcium (3,63 Prozent), Natrium (2,83 Prozent), Kalium (2,59 Prozent), Magnesium (2,09 Prozent) sowie Titan, Wasserstoff und Phosphor (zusammen weniger als ein Prozent). Weitere elf Elemente sind in Spuren von 0,1 bis 0,02 Prozent vorhanden. Diese Elemente sind, nach Häufigkeit ihres Vorkommens, Kohlenstoff, Mangan, Schwefel, Barium, Chlor, Chrom, Fluor, Zirconium, Nickel, Strontium und Vanadium. Die Elemente kommen in der Lithosphäre fast ausschließlich in Form von Verbindungen vor.⁴

Die Erde - Daten
Äquatorumfang	40 076,50 km
Äquatordurchmesser	12 756,34 km
Polardurchmesser	12 713,54 km
Oberfläche	510 100 000 km²
Volumen	1 083 230 000 000 km³
Masse	5,98 * 1021 Tonnen (5,98 Trilliarden Tonnen)
Mittlere Oberflächentemperatur	14 °C