Taschenlehrbuch Biologie - Evolution - Oekologie

Phosphorreservoir befindet sich im Gestein. Phosphorverbindungen werden bei der geochemischen Verwitterung freigesetzt und gelangen über Oberflächenwasser und Flüsse in die Meere und Sedimente ( Siehe hier ). Von den autotrophen Organismen wird es als Phosphat aufgenommen und zirkuliert dann über Konsumenten und Destruenten im Nahrungsnetz. In Böden liegt Phosphor vor allem in organischer Bindung vor und wird beim Abbau durch Mikroorganismen aus diesen als Phosphat freigesetzt. Der landwirtschaftliche Einsatz von Phosphorverbindungen als Düngemittel kann zu einem Überangebot an Phosphaten und damit zur Eutrophierung führen.
    Schwefelkreislauf: Die mineralischen Sulfate der Sedimente und das Schwefeldioxid in der Atmosphäre sind die wichtigsten Schwefelreservoire. Sulfate werden von den Primärproduzenten aufgenommen, in die Proteine eingebaut und mit der Nahrung von den Konsumenten aufgenommen. Bei der mikrobiellen Zersetzung organischer Substanz wird Schwefelwasserstoff gebildet, durch die Sulfurikation der Schwefelbakterien entstehen wieder Sulfate, damit ist der biologische Schwefelkreislauf geschlossen. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe gelangt vermehrt Schwefeldioxid in die Luft und führt zur Versauerung von Niederschlägen und Böden ( Siehe hier ; Mikrobiologie ).
    Wasserkreislauf: Hauptreservoir des Wassers sind die Ozeane. Verdunstung, Niederschlag, Abfluss und Stauung finden zwar auch unabhängig vom Nahrungsnetz der Ökosysteme statt, werden aber durch den Wasserhaushalt der Biosphäre, insbesondere der Vegetation, modifiziert. Aktive und passive Wasseraufnahme, Wasserspeicherung und Wasserabgabe bestimmen den Wasserkreislauf im Nahrungsnetz. Die chemische Veränderung des Wassers durch Photolyse und Endoxidation bei Photosynthese und Atmung ist zwar von zentraler energetischer Bedeutung, spielt bei Bilanzierungen aber keine Rolle ( Siehe hier , Abb. 2. 16 ).
4.4.2 Energiefluss und Produktion
    Wie alle thermodynamischen Systeme bleiben Ökosysteme nur dann bestehen, wenn sie ständig mit Energie versorgt werden. Wichtigste Energiequelle ist die Sonne , deren Strahlungsenergie durch die grünen Primärproduzenten in chemische Energie umgewandelt wird. Der weitere Energiefluss im Nahrungsnetz ist daher mit einem organischen Stofffluss kombiniert. Bei jedem Schritt durch die Glieder der Nahrungskette wird stoffliche Energie aufgenommen und umgewandelt, dabei geht den Organismen jeweils ein Teil als Wärme verloren. Ein weiterer Teil der aufgenommenen Energie wird von den Konsumenten eingesetzt, um energetische Kosten für Bewegung, Verdauung und Betriebsstoffwechsel auszugleichen, also für die Respiration. Außerdem ist nicht die gesamte aufgenommene Substanz energetisch nutzbar, der unverdauliche Teil wird ausgeschieden, er verlässt die phytotrophe Nahrungskette und gelangt ebenso wie die abgestorbene Biomasse in die saprotrophe Nahrungskette , der Weg der Energie gabelt sich (Abb. 4. 23 ). Die Energie durchfließt ein Ökosystem also in einer zweigleisigen Einbahnstraße, dabei kann die Energie verschiedene alternative Wege durch das Nahrungsnetz nehmen. Nach jedem Schritt durch das Nahrungsnetz steht den Lebewesen weniger Energie zur Verfügung, die Höhe der Verluste lässt sich ermitteln, wenn man den Biomassezuwachs in den trophischen Ebenen vergleicht.

    Abb. 4. 23 Energiefluss und Stoffkreislauf in einem Ökosystem. Die Strahlungsenergie der Sonne wird durch die grünen Primärproduzenten in chemische Energie umgewandelt, von nun an ist der Energiefluss (farbige Pfeile) mit einem organischen Stofffluss kombiniert. Ein Teil der pflanzlichen Biomasse stirbt ab und steht den Destruenten als tote organische Substanz zur Verfügung, ein anderer Teil wird von Konsumenten gefressen, unverdauliche Reste werden ausgeschieden und zusammen mit toten Organismen von den Destruenten zersetzt. Die Destruenten dienen wiederum den Konsumenten als Nahrung. Die Energie durchfließt ein Ökosystem also in einer zweigleisigen Einbahnstraße. Die von den Destruenten freigesetzten Mineralstoffe werden von den Primärproduzenten genutzt (schwarze Pfeile). Ökosysteme sind nicht geschlossen, sondern stehen in einem Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung. Der Stoffkreislauf in Ökosystemen ist jedoch durch ein hohes Maß an internen Umsätzen gekennzeichnet. (Nach Ellenberg, 1973.)
    Einige Biotope, wie der Boden, große Teile der Tiefsee, einzelne Kadaver, aber auch Oberläufe von Flüssen und