8 ORGANISMEN BRAUCHEN ENERGIE UND BESTIMMTE SUBSTANZEN ZUM LEBEN

Beziehungen zwischen Organismen im Ökosystem – Nahrungskette (trophisch)

Das grundlegende Merkmal lebender Organismen ist (unter anderem) die ständige Umwandlung von Energie, Materie und Information, die in dem so genannten Ökosystem stattfindet (die grundlegende Funktionseinheit der lebenden Natur, die sich aus organischer und anorganischer Materie zusammensetzt). Jedes Ökosystem besteht aus drei Gruppen von Organismen:

1. Produzenten– insbesondere grüne Pflanzen, die Sonnenenergie aus Sonnenstrahlung in Energie von chemischen Bindungen organischer Verbindungen umwandeln – sind die Hauptproduzenten der organischen Substanz des Ökosystems.

2. Konsumenten– ein Teil der organischen Substanzen, die von grünen Pflanzen produziert wird, ist Nahrung für heterotrophe Organismen (Tiere). Ein Teil der Verbraucher stellt Lebensmittel für andere Konsumenten dar und diese für andere Konsumenten (höhere Stufe) = Nahrungskette. Nach der Stellung der Verbraucher in Nahrungsketten unterscheiden wir:
2A) Pflanzenfresser(Herbivore) – Konsumenten erster Ordnung, die die Pflanzen fressen;
2B) Fleischfresser(Karnivore) und Allesfresser (Omnivore) – Konsumenten höherer Ordnung. Zu den Fleischfressern zählen Tiere (Raubtiere). Allesfresser ernähren sich von pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln (z. B. Menschen).

3. Destruenten zerlegen die toten Körper von Pflanzen und Tieren in anorganische Substanzen. Wir schließen saprophytische Organismen (Pilze, Bakterien) ein, die den Kreislauf von Substanzen im Ökosystem schließen.

Abbildung 107: Nahrungskette
(Quelle: https://www.quora.com/What-is-the-proper-layout-of-a-food-chain)

Der Energiekreislauf im Ökosystem besteht aus der Aufnahme von Nährstoffen in anorganischer Form der Pflanzen (in Form von in Wasser gelösten Ionen) und deren anschließender Speicherung in Biomasse.

Durch die Nahrungskette gelangen die Elemente in den Boden – durch Leichen von Pflanzen und Tieren und deren Exkremente, wo Reduktionsmittel (Destruenten) in diesen Kreislauf gelangen. Ihre Aufgabe ist es, diese Rückstände bis zu den anorganischen Substanzen zu zersetzen, die die Pflanzen durch Wurzelsysteme erhalten. Bei dieser Zersetzung können auch einige Elemente in die Atmosphäre gelangen (z. B. Schwefel und Stickstoff).

Kompostierung

Bei der Kompostierung handelt es sich um einen Prozess der Oxidation organischer Substanzen, der ihre Mineralisierung einschließt, insbesondere unter Beteiligung von Bakterien, Saprophagen (ein heterotropher Organismus, der Energie aus toten Organismen erzeugt), Mikroorganismen und Pilzen.

Pilze recyceln seit rund 400 Millionen Jahren. Im Gegensatz zu Pilzbakterien bleiben sie auch im Winter metabolisch aktiv (zum Beispiel kann das Brot im Gefrierfach „verschimmeln“). Im Kompost kann jeder Bioabfall verwendet werden. Tierische Abfälle werden jedoch insbesondere beispielsweise aus hygienischen Gründen für die Kompostierung nicht empfohlen. Die Feuchtigkeit und Umgebungstemperatur sowie der Luftzugang sind für die Kompostierung wichtig (ein aerober Prozess). Die geeignete Luftfeuchtigkeit reicht von 45 bis 60%, nicht mehr, da der Kompost anfängt zu faulen. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit verlangsamt sich der Prozess. Die optimale Temperatur liegt im Bereich von 40 bis 65 °C. Um Krankheitserreger zu zerstören, ist eine Temperatur von 50 °C erforderlich.

Kompost wird entweder in einem Container (Holz, Beton, Stein usw.) oder in sogenannten Haufen gelagert.

Zu den für die Kompostierung geeigneten Abfällen gehören Gartenabfälle (gemähtes Gras, heruntergefallene Früchte, fermentierte Blumen), Küchenreste (Pflanzenreste, Stecklinge usw.) und biologischer Abfall von Viehhaltung (Pflanzenfresser). Wir sollten sie aber nicht einfach in den Kompost werfen – es gilt das Prinzip, stickstoffhaltige Rohstoffe (weich, Zellstoff, grün – z. B. Stecklinge) mit Kohlenstoff (hart, fest, dunkel – z. B. trockene Blätter, Holzsägemehl) zu mischen. Das optimale Verhältnis liegt bei etwa 35: 1 (C: N), und es ist wichtig, die Rohstoffe zu mischen.

Bei der Kompostierung unterscheiden wir zwei Phasen:

A) Oxidationsphase  (Verbrauch von O2 und organischen Stoffen, Bildung von CO2 und NH3 ) – Bakterien und Pilze bauen einfache Kohlenhydrate, Aminosäuren und Proteine ab und erhöhen die Temperatur. Mikroorganismen bauen Lipide und komplexe Kohlenhydrate ab. Gleichzeitig werden Krankheitserreger zerstört und die Temperatur wieder gesenkt.
B) Reifungsphase: die Humifizierung findet statt -– es wird ein Produkt mit einem niedrigeren Kohlenstoff/Stickstoff-Verhältnis hergestellt.

Arten der Nahrungskette

Unter dem Gesichtspunkt der Verwendung lebender oder toter organischer Materie erkennt man die Nahrungskette:

• Weide-Beute, die mit organischem Material beginnt, das von autotrophen Pflanzen erzeugt wird. Dies ist die Diät der Verbraucher erster Ordnung (z. B. pflanzenfressende Insekten). Die Verbraucher erster Ordnung sind auch das Essen der Verbraucher II. Ordnung und die von höheren Ordnungen

Tiere, die sich nur von einer Futterart ernähren und keine andere Art von Futter aufnehmen können, werden als Monophage bezeichnet (Raupe der Seidenspinner wird beispielsweise nur mit Seidenbaumblättern gefüttert). Tiere, die eine andere Art von Nahrung aufnehmen können, werden als Polyphage bezeichnet.

Beziehungen zwischen Tieren

Beziehungen zwischen Tieren können sein:

• gleichgültige Beziehungen, Neutralität – Arten (Populationen – Individuen einer biologischen Art, die gleichzeitig einen bestimmten Standort teilen) sind unabhängig voneinander;

• negative Beziehungen, deren Intensität variieren kann:

– Wettbewerb – Wettbewerb zwischen den Populationen um den Weltraum oder die Nahrungsquelle;
– Parasitismus – ein Parasit (eine Population) lebt auf Kosten des Wirtes (andere Population). Ektoparasit lebt auf der Oberfläche des Körpers eines anderen Tieres und Endoparasit lebt im Körper eines anderen Tieres.
– Rauben – eine Population ernährt sich von einer zweiten Population (Raubtier – Beute);

• positive Beziehungen – Populationen sind für beide Seiten von Vorteil: 

– Kommensalismus – freies Zusammenleben von Populationen, z. B. die großen Tiere und Geier, die sich von ihrer Beute ernähren;
– Mutualismus – eine solidere Form des Zusammenlebens; z. B. Stickstoffbakterien bilden an den Wurzeln der Hülsenfrüchtler, Knollen, in denen sie leben. Bakterien versorgen Pflanzen mit einer verwertbaren Form von Stickstof.
– Symbiose – die solideste Form des Zusammenlebens, z. B. Flechten (Pilze + Alge oder Cyanobakteria)..