Die Entdeckung der Landschaft - Einführung in eine neue Wissenschaft

notwendig sind, überall verfügbar. Nicht so auf dem Land –dort mangelt es vielerorts an Wasser oder an bestimmten Mineralstoffen. Im Lauf der Evolution entwickelten sich Landpflanzen und Landtiere, die unterschiedlich effizient an Mineralstoffe, Wasser und Licht herankommen können. Bei der Selektion, einem sehr wichtigen Evolutionsfaktor, wurden an jedem Ort andere Individuen innerhalb von Populationen der Organismen begünstigt, so dass sich im Lauf der Zeit unterschiedliche Arten von Lebewesen daraus entwickeln konnten.
    Nur in einem Teil der Pflanzenzellen findet Fotosynthese statt, bei der Zucker bzw. Kohlenhydrat aufgebaut und Sauerstoff abgegeben wird. In allen lebenden Pflanzenzellen gibt es jedoch Zellatmung: Kohlenhydrat wird unter Verbrauch von Sauerstoff abgebaut. Freigesetztes Kohlenstoffdioxid wird erneut für die Fotosynthese bereitgestellt. Dies kann den Eindruck erwecken, dass in der Pflanze ein immerwährender Kreislauf besteht, in dessen Verlauf unablässig organische Stoffe auf- und wieder abgebaut werden. Doch andere Aspekte dieser ökosystemaren Prozesse verdienen viel eher hervorgehoben zu werden. Im Nacheinandervon Fotosynthese und Zellatmung wird Energie irreversibel umgewandelt: Aus Lichtenergie wird letztlich Wärmeenergie. Und nicht alle Kohlenhydratmoleküle werden sofort wieder abgebaut. Ein Teil davon wird – unter Nutzung von Energie, die beim Abbau anderer Kohlenhydratmoleküle bereitgestellt wird – in andere organische Substanzen überführt. Dabei können aus einfachen, wasserlöslichen Zuckermolekülen schwer lösliche und auch schwer abbaubare, haltbare Substanzen aufgebaut werden, unter anderem Zellulose, aus der Zellwände bestehen.
    Tiere und Pilze können keine organische Substanz aus einfachen anorganischen Stoffen aufbauen. Sie müssen Stärke, Kohlenhydrate, Fett, Eiweiß und weitere Stoffe aufnehmen, so dass daraus einerseits Körpersubstanz aufgenommen werden kann, andererseits Energie gewonnen wird – dies geschieht ebenso wie bei Pflanzen durch den Prozess der Zellatmung. Auch in Pilzen und Tieren werden stabile Substanzen aufgebaut, die nicht sofort wieder abgebaut werden können: vor allem Chitin und Kalk. Aus den Überresten abgestorbener Organismen entstehen ferner Huminstoffe, die ebenfalls längere Zeit erhalten bleiben können.
    Seit etwa drei Milliarden Jahren betreiben Lebewesen Fotosynthese. Ein kleiner Teil der in dieser Zeit aufgebauten organischen Substanz wurde an der Erdoberfläche gespeichert, und zwar vor allem in Form von Zellulose oder reiner Kohle, die durch Druck daraus hervorging, und als Kalk. Ein kleiner Teil des bei der Fotosynthese freigesetzten Sauerstoffs blieb in der Atmosphäre. Dies ist der Sauerstoff, der eigentlich zu den auf der Erde gespeicherten Kohlenstoffverbindungen «gehört»; nur weil er nicht zum Abbau organischer Stoffe bei der Zellatmung gebraucht wurde, sammelte er sich in der Atmosphäre an.
    In den Ökosystemen kommt es seit der Entstehung des Lebens einerseits zur Ansammlung von organischen und weiteren Substanzen, die wie beispielsweise Kalk Carbonate enthalten, andererseits zur Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre. Die erdnahe Atmosphäre war ursprünglich frei von Sauerstoff. Daher bestand an der Erdoberfläche ein reduzierendes Milieu. Mit der Entstehung des Lebens entwickelte sich allmählich eineoxidierende Atmosphäre. Der durch Fotosynthese bedingte Abbau von Kohlenstoffdioxid und die Anreicherung von Sauerstoff machten nicht nur überall auf der Erde tierisches Leben möglich, sondern dadurch änderte sich auch die Temperatur an der Erdoberfläche. Sie sank auf ein für die Entwicklung des Lebens günstiges Niveau, das seitdem grob gesprochen ein Stück weit über dem Gefrierpunkt, aber erheblich unterhalb des Siedepunktes von Wassers liegt.
Veränderungen von Ökosystemen
    Die allmählich immer größer werdende Menge von Sauerstoff in der Erdatmosphäre ermöglichte es, dass die Distanzen zwischen Orten der Fotosynthese und der Zellatmung immer weiter voneinander entfernt liegen konnten. Organische Substanz, die ursprünglich von grünen Pflanzenzellen aufgebaut worden ist, kann prinzipiell an jedem Ort der Erde von anderen Organismen abgebaut werden, die daraus schließlich Wärmeenergie bereitstellen. Die Stoff- und Energieflüsse verlaufen dabei über sehr verschiedene Zwischenstationen der Nahrungsnetze ab. In ihnen werden organische Stoffe und Energie von Lebewesen zu Lebewesen