Taschenlehrbuch Biologie - Evolution - Oekologie

Bedeutung. Phosphor ist besonders als Baustein von Energieträgern (ATP) und Nucleinsäuren wichtig. Stickstoff steuert damit vor allem das Wachstum von Konsumenten, Phosphor dagegen stärker die Geschwindigkeit von enzymatischen Prozessen.
    Biomoleküle unterscheiden sich stark in ihrem N:P-Verhältnis (Abb. 2. 24 ). Proteinreiches Gewebe enthält wenig P, dagegen hohe Mengen an N. Biomembranen aus Phospholipiden enthalten dagegen viel P und sehr wenig N. Konsumenten müssen zur optimalen Entwicklung das Verhältnis der Elemente in der Nahrung ihrem Bedarf anpassen. Der Zusammenhang zwischen der Elementrelation in Nutzern und ihrer Beute wird als ökologische Stöchiometrie bezeichnet. Elementrelationen sind für die Entwicklung von Organismen, aber auch für Ökosystemprozesse und globale Nährstoffumsätze von grundlegender Bedeutung.

    Abb. 2. 24 Verhältnis zwischen Stickstoff und Phosphor in Biomolekülen. Die gestrichelten Linien geben Elementrelationen zwischen N und P an. (Nach Sterner, 2002.)
    Je nach der Zusammensetzung des eigenen Körpers besitzen Konsumenten einen unterschiedlichen Bedarf an bestimmten Nährstoffen. Mobile Prädatoren besitzen hohe N:P-Verhältnisse, dies ist allerdings weniger stark ausgeprägt bei Wirbeltieren, da deren Skelett hohe Mengen an Phosphor enthält. Der Bedarf an Nährelementen ändert sich zudem mit dem Lebensalter . Jungtiere besitzen einen hohen Bedarf an Stickstoff und Phosphor, bei ausgewachsenen Tieren spielt Stickstoff dagegen eine geringere Rolle, wodurch die relative Bedeutung von Phosphor zunimmt. Hierauf müssen Organismen durch Änderung ihres Beutespektrums und durch veränderte Resorption bzw. Exkretion von Nährelementen reagieren. Arten, die stark durch ein bestimmtes Nährelement limitiert sind, sollten dieses sehr effizient resorbieren und im Körper zurückhalten. Tatsächlich scheiden z. B. Phloem- und Xylemsaftsauger kaum Stickstoff aus. Prädatoren von Säugern produzieren dagegen sehr stickstoffreiche Ausscheidungen. Das Verhältnis der Elemente in der genutzten Ressource bestimmt damit über die Nährstoffgehalte in den Ausscheidungsprodukten der Konsumenten, welche mineralischen Nährstoffe für Primärproduzenten in den Ausscheidungen bereit gestellt werden. Abbauprozesse von toter organischer Substanz durch Mikroorganismen führen z. B. nur dann zu einer Mineralisation von Stickstoff, wenn das C:N-Verhältnis des organischen Materials relativ niedrig ist (ca. 20–25). Im Meer lassen sich Mineralisations- und Immobilisationsprozesse von Nährstoffen aus der sehr konstanten Elementrelationen zwischen C:N:P von 106:16:1 ( Redfield-Verhältnis ) ableiten.
Anpassungen von Konsumenten an biotische Ressourcen
    Die Zusammensetzung und Verfügbarkeit von Ressourcen ist eine zentrale Triebkraft der Evolution von Arten. Nutzer von biotischen Ressourcen unterscheiden sich nicht nur nach dem Typ der Ressource, die sie aufnehmen, sondern auch in dem Spektrum an Ressourcen, die sie nutzen. Nahrungsspezialisten ernähren sich nur von einem sehr engen Spektrum an Beuteorganismen, oft nur von einer einzigen Art ( Siehe hier ). Generalisten nehmen dagegen unterschiedliche Beuteorganismen oder Typen von toter organischer Substanz auf. Die Evolution von Generalisten und Spezialisten hängt ganz wesentlich vom Größenverhältnis zwischen Konsument und Beute ab. Große Nutzer, die kleine Beute fressen, tendieren zu generalistischer Ernährung, kleine Nutzer von großer Beute evolvieren dagegen eher zu Spezialisten. Dies ist dadurch zu erklären, dass der Energiegewinn eines großen Nutzers beim Fraß eines kleinen Beuteorganismus gering ist, er also viele Beuteorganismen zu seiner Ernährung benötigt. Damit kann er es sich nicht leisten, lange nach Beute eines bestimmten Typs zu suchen. Nutzer von großen Beuteorganismen haben es dagegen nicht nötig, nach anderer Beute zu suchen, sie verlieren dadurch die Fähigkeit, mit anderer Beute umzugehen, und werden dadurch sozusagen auf ihrem Beutetyp gefangen. Dies trifft insbesondere für Parasiten zu, die auf großen Wirtsorganismen leben. Tatsächlich sind Parasiten meist wirtsspezifisch oder sogar auf bestimmte Orte oder Organe des Wirts spezialisiert. Räuber von sehr kleiner Beute sind dagegen fast immer Nahrungsgeneralisten. Fresser von Bakterien und Pilzhyphen sind praktisch alle generalistisch. Aber auch Weidetiere wie Rinder im terrestrischen Raum und Seeigel im Meer sind Nahrungsgeneralisten.
    Ein weiterer