Ökologie fürs Abitur - Lernfolien

Einführung in die Ökologie

Das Ökosystem

• In der Biologie wird der Lebensraum von Lebewesen als Biotop bezeichnet.
• Die Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen in einem Lebensraum bilden eine
• Lebensgemeinschaft, die auch Biozönose genannt wird. Fasst man den
• Lebensraum und die Lebensgemeinschaft zusammen, so erhält man ein ganzes
• Ökosystem.
• Wichtig für ein Ökosystem sind dabei folgende Merkmale:
• offen: Ökosysteme sind offene Systeme. Somit tauschen Ökosysteme mit denen ihnen umgebenden Systemen Stoffe, Wärme etc. aus
• Ernährung: Die Organismen in einem Ökosystem kann man in der Regel in Erzeuger, Verbraucher und Zersetzer einteilen.
• dynamisch: Ökosysteme befinden sich meist nicht im
• Gleichgewicht, sondern es finden auf verschiedenen räumlichen und
• zeitlichen Ebenen Veränderungen statt. Es gibt langfristige
• Selbstorganisations- und Anpassungsprozesse, die ein Ökosystem immer verändern können.
• komplex: Ökosysteme haben unterschiedlichste
• Elemente und Strukturen; diese sind durch ein Netzwerk ökologischer
• Wirkungs- und Wechselwirkungsbeziehungen miteinander verbunden.
• Gliederung: Ökosysteme sind in der Regel in
• Schichten gegliedert. Bei einem Wald gibt es zum Beispiel eine Schicht
• auf bzw. unter der Erdoberfläche (Bodenschicht mit Wurzeln ), eine
• flache Krautschicht, eine Strauchschicht und darüber eine Baumschicht.

Übungsfragen

• Am Ende dieser Einheit solltest du fähig sein diese Fragen zu beantworten:
• Was versteht man unter einer Nahrungskette?
• Was versteht man unter einem Nahrungsnetz?
• Erkläre den Zusammenhang zwischen Konsumenten, Destruenten und Produzenten.
• Was versteht man unter Eutrophierung?
• Wodurch kippt ein See um?
• 
• Caption: Gehe den Fragen auf den Grund!

Grundbegriffe der Ökologie

• https://www.youtube.com/watch?v=_Yb3up2Iacs (Embed)

Stoffkreislauf in einem Ökosystem

• 
• Der Stoffkreislauf beschreibt in Ökosystemen den sich wiederholenden Vorgang der zyklischen Umwandlung von organischen und
• anorganischen Stoffen. Dabei wirken 3 Organismenarten im jeweiligen Ökosystem zusammen.
• Produzenten: primär Pflanzen und Algen. Sorgen durch ihr Wachstum bzw. ihre
• Vermehrung für eine hohe Produktion von Biomasse. Dazu benötigen sie lediglich Sonnenlicht und
• anorganische Stoffe (Nährstoffe), die sie aus ihrer Umwelt erhalten.
• Konsumenten: mindestens zwei Teilgruppen:
• Pflanzen- (Herbivore) und Fleischfresser (Carnivore). Während sich die Pflanzenfresser von den
• Produzenten ernähren, fressen die Fleischfresser andere
• Konsumenten. Beispiele für Pflanzenfresser sind zum Beispiel Rinder, Grillen, Elefanten; Beispiele
• für Fleischfresser sind Eisbären, Krokodile, Frösche, Hunde etc.
• Caption: Ein beispielhafter Stoffkreislauf

Stoffkreislauf in einem Ökosystem

• Destruenten: Ihre Aufgabe ist der Abbau und die Remineralisierung von
• abgestorbenem, organischem Material. Sie zersetzen die toten Produzenten & Konsumenten, und
• wandeln sie wieder in anorganische Stoffe um, wodurch der Kreislauf geschlossen wird. Zu den Destruenten
• zählen insbesondere Bakterien und Pilze
• 

Ökosystem See (aquatisches System) I

• Gesunder See:
• Prinzip des Fressens und Gefressen werden.
• In der Regel fressen größere Tiere die kleineren Tiere, >Nahrungskette: Pflanzliche Organismen > Pflanzenfresser > Fleischfresser
• Da ein
• fressendes Tier mehrere verschiedene Beutearten hat, spricht man oft
• auch von einem Nahrungsnetz anstatt von Nahrungskette.
• Pflanzliche Organismen in einem See nehmen die
• Nährsalze und Kohlendioxyd aus dem Wasser auf und produzieren
• Sauerstoff. Aus diesem Grund auch Produzenten
• (Hersteller) genannt. Sie stellen lebenswichtige Stoffe her.
• 
• Caption: Das aquastrische System

Ökosystem See (aquatisches System) I

• Die
• Tiere im See ernähren sich von Pflanzen
• und Tieren und sind somit die Konsumenten (Verbraucher) des Sees.
• 3.Gruppe im See: Destruenten
• (Zerstörer). Sie bauen tote Pflanzen und Tiere
• ab und wandeln sie in anorganische Stoffe - zum Beispiel Kohlendioxyd
• und Salze - um. Und damit sind wir wieder am Anfang des Kreislaufes,
• denn nun können die pflanzlichen Organismen diese Stoffe wieder
• verbrauchen.
• Ziemlich cool: Hier kannst du ein Spiel dazu spielen und das Ökosystem im See versuchen zu kontrollieren! http://store.steampowered.com/app/341720/
• 

Ökosystem See II - Umkippung

• Was passiert, wenn der Mensch schädlich auf das gesunde Ökosystem einwirkt und durch Schadstoffe belastet?
• Mancherorts: Industriereste direkt in die Umwelt/ins Abwasser gekippt anstatt vorher in die Kläranlage
• Ebenfalls negativ: Schifffahrt oder starke landwirtschaftliche Düngung (starke Hinzufügung von Nährstoffen). Durch die vielen Nährstoffe wachsen verstärkt Pflanzen
• und Algen, der See färbt sich grün (Eutrophierung).
• Dadurch steigt auch die Zahl der Fische, denn diese finden verstärkt
• Nahrung und vermehren sich. Sterben nun die Algen in Massen ab, werden
• diese von den Bakterien (Destruenten) unter Verbrauch von Sauerstoff abgebaut
• 
• Caption: Ein See kippt um

Ökosystem See II - Umkippung

• Durch den Verbrauch beim Zersetzen der toten Pflanzen/Algen
• wird soviel Sauerstoff verbraucht, dass die Tiere im See nicht mehr
• atmen können und ebenfalls sterben. Die Destruenten schaffen die große
• Anzahl an totem, organischem Material nicht mehr abzubauen, der
• Seeboden wird mit Tier- und Pflanzenleichen überdeckt.
• Es bildet sich Faulschlamm und schlecht riechende Gase
• (Schwefelwasserstoff und Methan).
• Gleichgewicht des Sees ist
• vollkommen aus den Fugen geraten: See ist "umgekippt"
• 
• Caption: Ein See kippt

Räuber-Beute-Beziehung

• In einem Lebensraum befindet sich eine dominante Tierart (Räuber),
• die eine andere Tierart frisst (Beute). Man geht dabei davon aus, dass
• sich sich die Räuber primär von dieser einen Art Beute ernährt.
• Die Räuber und die Beute sind somit voneinander abhängig. Die Anzahl
• der Räuber steigt, wenn die Anzahl der Beutetiere hoch ist, da viel
• Nahrung für die Räuber zur Verfügung steht. Da sich die Anzahl der
• Räuber durch mehr Nahrung vergrößert wird immer mehr Beute gejagt und
• der Bestand der Beute sinkt. Da nun weniger Beute verbleibt, haben die
• Räuber weniger Nahrung und deren Bestand schrumpft. Durch weniger Räuber
• kann nun der Bestand der Beute wieder steigen.
• 
• Caption: Die Anzahl der Räuber ist erhöht, wenn viel Beute zu fressen ist. Die Anzahl der Räuber sinkt, wenn wenig Futter vorhanden ist.

Lotka-Volterra-Regeln

• Um den Zusammenhang zwischen Räuber und Beute deutlich beschreiben zu
• können, haben die Mathematiker Lotka und Volterra drei Regeln
• aufgestellt:
• Die Populationsdichten schwanken periodisch und sind zeitlich
• zueinander verschoben. Die Maxima der Beute- und der Räuberpopulation
• werden daher auch als Phasenverschoben bezeichnet. Vorausetzung dafür
• sind konstante Umweltbedingungen.
• Die über genügend lange Zeiträume gemittelten Größen der Räuber-
• bzw. Beutepopulation sind konstant. Die Größe der Mittelwerte hängt nur
• von den Wachstums- und Schrumpfungsraten der Populationen, nicht aber
• von den Anfangsbedingungen ab.
• Je mehr Beute vorhanden ist, desto mehr Räuber können sich ernähren.
• Bei einer starken Verminderung der Anzahl von Räuber und Beute erholt
• sich die Population der Beute schneller als die der Räuber.
• https://www.youtube.com/watch?v=62jBpWhjQ2c (Embed)
• Caption: Lerntutorial zu den Regeln

Nahrungskette

• Unter einer Nahrungskette versteht man eine Abfolge von Lebewesen, die
• in Bezug auf ihre Ernährung voneinander abhängig sind. Wichtig dabei
• ist, dass bei einer Nahrungskette eine
• Art von Lebewesen - und nicht mehrere - von einer anderen abhängt.
• Bei
• einer typischen Nahrungskette steht am Anfang eine Pflanze bzw.
• pflanzliches Produkt. Dieses wird von einem Pflanzenfresser gefressen.
• Und der Pflanzenfresser wird von einem Fleischfresser gefressen (bzw.
• dieser wiederum von einem anderen Fleischfresser).
• Pflanzen: Sind Produzenten in Ökosystemen. Von ihnen ernähren sich
• die Pflanzenfresser, welche oftmals auch als Primärkonsumenten
• bezeichnet werden.
• Pflanzenfresser: werden oftmals von Fleichfressern
• (Sekundärkonsumenten) aufgefressen.
• Tertiärkonsument: Wenn der Sekundärkonsument von
• einem anderen Fleischfresser aufgefressen wird.
• Endkonsument: Das letzte Glied der Nahrungskette
• 
• Caption: Eine Nahrungskette

Nahrungsnetz

• In der Natur ernähren sich bestimmte Lebewesen nicht nur von einer
• einzigen Art, sondern von vielen verschiedenen Arten von Tieren oder
• Pflanzen. Diese Art des "Fressen und gefressen werden" ist deutlich
• komplizierter als eine einfach Nahrungskette und wird daher als
• Nahrungsnetz bezeichnet.
• Am Beispiel Meer soll ein solches Nahrungsnetz einmal verdeutlicht
• werden. Wie die Grafik zeigt, werden zum Beispiel Algen von Krebsen
• gefressen. Und Menschen essen wiederum Krebse. Zu dem wird aber auch
• tierisches Plankton von Ringelwürmern gefressen.
• 
• Caption: Nahrungsnetz Meer

Nahrungspyramide

• Bei einer Nahrungspyramide versucht man die Menge der Nahrung in einer
• Übersicht zu zeigen. Um dies zu demonstrieren sehen wir uns eine
• Nahrungspyramide am Beispiel des Meeres einmal kurz an.
• Ganz oben bei
• der Nahrungspyramide steht zum Beispiel ein Raubwahl, der die eine Ebene
• tiefer liegenden Heringe frisst.
• Die Heringe wiederum fressen
• Zooplankton, welche wiederum Phytoplankton fressen. Dabei steigt die
• Anzahl der gefressenen Tiere zum unteren Ende der Pyramide stark an.
• So
• frisst ein Raubwahl deutlich weniger Heringe als Phytoplankton von
• Zooplankton gefressen wird.
• 
• Caption: Nahrungspyramide des Meeres

Hast du alles verstanden? Teste dich!

• https://www.youtube.com/watch?v=3rv1OKP1cvg (Embed)
• Ökosystem Fliessgewässer
• Kennst du dich mit Ökologie aus? Quiz
• Caption: Was ist eine ökologische Niesche? Lernvideo