Energiefluss im Ökosystem
Energie bewegt das Leben. Der Energiekreislauf basiert auf dem Energiefluss durch verschiedene trophische Ebenen in einem Ökosystem. Unser Ökosystem wird durch die zyklische Energie und die Nährstoffe aus verschiedenen externen Quellen erhalten. Auf der ersten trophischen Ebene nutzen Primärproduzenten Sonnenenergie, um organisches Material durch Photosynthese zu produzieren.
Die Pflanzenfresser auf der zweiten trophischen Ebene verwenden die Pflanzen als Nahrung, die ihnen Energie gibt. Ein großer Teil dieser Energie wird für die Stoffwechselfunktionen dieser Tiere wie Atmung, Verdauung von Nahrungsmitteln, Unterstützung des Gewebewachstums, Aufrechterhaltung der Durchblutung und Körpertemperatur verbraucht.
Die Fleischfresser auf der nächsten trophischen Ebene ernähren sich von den Pflanzenfressern und beziehen Energie für ihren Lebensunterhalt und ihr Wachstum. Wenn große Raubtiere vorhanden sind, stellen sie ein noch höheres trophisches Niveau dar und ernähren sich von Fleischfressern, um Energie zu gewinnen. Somit sind die verschiedenen Pflanzen- und Tierarten über Nahrungsketten miteinander verbunden.
Zersetzer, zu denen Bakterien, Pilze, Schimmelpilze, Würmer und Insekten gehören, bauen Abfälle und tote Organismen ab und geben die Nährstoffe an den Boden zurück, der dann von den Produzenten aufgenommen wird. Energie wird bei der Zersetzung nicht recycelt, sondern freigesetzt.
Biogeochemische Zyklen
Alle Elemente der Erde werden immer wieder recycelt. Die Hauptelemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel sind wesentliche Bestandteile von Organismen.
Biogeochemische Kreisläufe beziehen sich auf den Fluss solcher chemischer Elemente und Verbindungen zwischen Organismen und der physikalischen Umgebung. Von Organismen aufgenommene Chemikalien werden durch die Nahrungskette geleitet und gelangen über Mechanismen wie Atmung, Ausscheidung und Zersetzung in den Boden, in die Luft und ins Wasser.
Während sich ein Element durch diesen Zyklus bewegt, bildet es häufig Verbindungen mit anderen Elementen als Folge von Stoffwechselprozessen in lebenden Geweben und natürlichen Reaktionen in der Atmosphäre, der Hydrosphäre oder der Lithosphäre.
Ein solcher zyklischer Materialaustausch zwischen den lebenden Organismen und ihrer nicht lebenden Umgebung wird als biogeochemischer Zyklus bezeichnet.
Es folgen einige wichtige biogeochemische Zyklen -
- Kohlenstoffzyklus
- Stickstoffkreislauf
- Wasserkreislauf
- Sauerstoffkreislauf
- Phosphorzyklus
- Schwefelkreislauf
Kohlenstoffzyklus
Kohlenstoff gelangt in Form von Kohlendioxid durch den Prozess der Photosynthese als Kohlenhydrate in die lebende Welt. Diese organischen Verbindungen (Lebensmittel) werden dann von den Erzeugern an die Verbraucher (Pflanzenfresser und Fleischfresser) weitergegeben. Dieser Kohlenstoff wird schließlich durch den Prozess der Atmung oder Zersetzung von Pflanzen und Tieren durch die Zersetzer in das umgebende Medium zurückgeführt. Kohlenstoff wird auch bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe recycelt.
Stickstoffkreislauf
Stickstoff ist in elementarer Form in der Atmosphäre vorhanden und kann daher von lebenden Organismen nicht genutzt werden. Diese elementare Form von Stickstoff wird von bestimmten Bakterien in einen kombinierten Zustand mit Elementen wie H, C, O umgewandelt, so dass sie von den Pflanzen leicht verwendet werden kann.
Stickstoff wird durch die Einwirkung von Mikroorganismen wie denitrifizierenden Bakterien kontinuierlich in die Luft ausgestoßen und schließlich durch Einwirkung von Aufhellung und Elektrifizierung in den Kreislauf zurückgeführt.
Wasserkreislauf
Die Verdunstung von Wasser aus Ozeanen, Flüssen, Seen und transpirierenden Pflanzen führt Wasser in Form von Dämpfen in die Atmosphäre. Dieses verdampfte Wasser kühlt anschließend ab und kondensiert unter Bildung von Wolken und Wasser. Dieser abgekühlte Wasserdampf kehrt schließlich als Regen und Schnee zur Erde zurück und schließt den Zyklus ab.
