Vielleicht hast Du schon mal einen Tag Natursee verbracht und Dir ist aufgefallen wie wenig Lebewesen, wie Fische oder Pflanzen dort nur noch existieren. Das einzige, was Du in großem Maße, dort findest, sind kleine Flecken von Algen, die im nährstoffarmen Wasser nicht mehr leben können. Die Ursache des Sterbens der Lebewesen versuchen Umweltschützer*innen zu erforschen, indem sie die jeweiligen abiotischen Umweltfaktoren am jeweiligen Standort untersuchen und analysieren.
Abiotischen Umweltfaktoren – Definition
Abiotische Umweltfaktoren sind die nicht lebenden Komponenten eines Ökosystems, die mit anderen unbelebten Faktoren und lebenden Organismen interagieren. Alle Einflüsse, die von der unbelebten Umwelt ausgehen, zählen zu den abiotischen Umweltfaktoren. Diese sind Umweltfaktoren, an denen Wesen nicht direkt beteiligt sind.
Die abiotischen Umweltfaktoren eines Ökosystems sind die folgenden:
- Temperatur
- Licht
- Wasser
- pH-Wert
- Klima
- Stoffkonzentration
- Salinität
Abiotische Umweltfaktoren beeinflussen das Leben aller Lebewesen, also Tiere, Pflanzen, Pilze und Bakterien.
Abiotische Umweltfaktoren können unter anderem die Paarungszeit einiger Tierarten oder den Laubfall einiger Baumarten beeinflussen.
Abiotische vs. Biotische Umweltfaktoren
Umweltfaktoren sind sowohl unbelebte als auch belebte Faktoren, die die Umwelt eines Lebewesens direkt oder indirekt beeinflussen können. Abiotische Umweltfaktoren, also Veränderungen, die in der Natur vorkommen, werden nicht durch andere Lebewesen bewirkt.
Zu den abiotischen Umwelteinflüssen werden, wie du vielleicht schon gelernt hast, alle unbelebten Einflüsse, wie Temperatur, Wasser und Sonneneinstrahlung gezählt. Den abiotischen Umweltfaktoren stehen den sogenannten biotischen Umweltfaktoren gegenüber.
Manchmal sind bestimmte abiotische Faktoren menschlichen Ursprungs, wie der pH-Wert eines Sees aufgrund der Einleitung von Wasser in den See. Einzelne abiotische Faktoren sind nicht isoliert oder einzeln im Ökosystem vorhanden. Jedoch können sie miteinander interagieren.
Unter biotische Umweltfaktoren versteht man alle Einflüsse, die von lebenden Organismen ausgehen.
Biotische Umweltfaktoren sind alle Faktoren, die von Organismen ausgehen und andere Lebewesen sowohl positiv als auch negativ beeinflussen.
Abiotische Umweltfaktoren – Beispiele und Einfluss
Als wichtige Umweltfaktoren gelten unter anderem Temperatur, Licht, Wasser, der pH-Wert, die Bodenbeschaffenheit, das Klima, Nährstoffkonzentration und der Salzgehalt.
Abiotische Umweltfaktoren – Temperatur
Die Temperaturen der Luft und des Wassers gehören zu den wichtigsten abiotischen Faktoren. Alle Lebewesen können nämlich nur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs überleben. Liegt die Temperatur außerhalb des Bereichs, funktioniert ihr Stoffwechsel nicht mehr richtig. Daher können Abweichungen zu Stress bis zum Tod der Organismen führen.
Einfluss der Temperatur auf die Lebensweise der Pflanzen
Für sowohl die Fotosynthese als auch die Keimung spielt die Temperatur bei Pflanzen eine wichtige Rolle. Nur bei bestimmten Temperaturen können Pflanzen wachsen und sich vermehren. Außerdem benötigen Pflanzensamen eine bestimmte Mindesttemperatur, um zu keimen.
Roggen keimt beispielsweise bei Temperaturen von 1 - 2 °C, wohingegen Tomatensamen erst bei Temperaturen zwischen 12 und 16 °C keimen.
Einfluss der Temperatur auf die Lebensweise der Tiere
In der Regel weisen Tiere einen relativ großen Toleranzbereich gegenüber Temperaturen aus. Das bedeutet, ihr Überleben ist auch bei größeren Temperaturschwankungen gesichert. Aber nur in einem spezifischen Temperaturbereich können die Tiere erfolgreich wachsen und sich vermehren.
Poikilotherme Tiere (wechselwarme Tiere) sind besonders abhängig von der Temperatur ihrer Umgebung. Sie können nämlich ihre Körpertemperatur nicht selbst regulieren. Dadurch passt sich die Körpertemperatur der Außentemperatur an. Je kälter es ist, desto langsamer ist der Stoffwechsel und desto geringer ist ihre Aktivität. Im Winter gehen sie sogar in die Winterstarre. Doch für solche Tiere ist der Winter mehr als nur eine Herausforderung. Viele andere Tiere haben Strategien entwickelt, um den Winter zu überleben. Sie gehen entweder in den Winterschlaf, in eine Winterruhe oder im Fall von Vögel ziehen sie in den Süden.
Die Bergmann'sche Regel besagt, dass Tiere aus kälteren Regionen generell mehr wiegen und daher ein größeres Verhältnis von Körperoberfläche zu Körpervolumen haben. Je kleiner die Körperoberfläche, desto weniger ist die Abgabe der Wärme.
Die Allen'sche Regel besagt hingegen, dass Tiere in kälteren Gebieten kleinere Extremitäten haben, als ihre Verwandten in wärmeren Gebieten. Auch kleine Extremitäten bieten eine geringe Oberfläche, um Körperwärme abzugeben.
Abiotische Umweltfaktoren – Licht
Für viele Lebewesen ist Licht eine wichtige Energiequelle, darum ist es für ihr Überleben von großer Bedeutung. Für die Fotosynthese bei Pflanzen wird Sonnenlicht, hier die Energiequelle, benötigt.
Einige Baumarten haben unterschiedliche Formen von Blatttypen ausgebildet. Das ist davon abhängig, ob die Blätter in den Bereichen wachsen, wo das meiste Sonnenlicht einfällt (Sonnenblätter) oder eher in den unteren beschatteten Bereichen des Baumes (Schattenblätter).
Das Sonnenblatt ist dicker und hat mehr Zellschichten, in denen Chloroplasten, die die einfallende Strahlung umwandeln, dichter gepackt sind. Schattenblätter, die erheblich dünner sind, absorbieren nur diffuse und gefilterte Strahlung im unteren beschatteten Bereich, bieten aber dennoch eine wichtige Ergänzung zur höheren fotosynthetischen Aktivität von Sonnenblättern in den oberen Bereichen.
Abiotische Umweltfaktoren – Wasser
Wasser ist für die Existenz aller Lebewesen unentbehrlich. Sie brauchen es, um nicht auszutrocknen, also für die sogenannte Hydration. Die Anforderungen an Wassermenge, Wasserzusammensetzung oder pH-Wert sind bei den jeweiligen Tier- und Pflanzenarten unterschiedlich.
Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass auch die zu hohe Aufnahme von Wasser für Pflanzen und Tiere schädlich sein kann.
Einfluss des Wassergehalts auf die Lebensweise der Pflanzen
Von einer Pflanzenart zur anderen unterscheidet sich der entsprechend benötigte Wassergehalt. In diesem Fall wird zwischen Wasser-, Feucht- und Trockenpflanzen unterschieden.
Wasserpflanzen (Hydrophyten) wachsen ganz oder teilweise unter Wasser, an Ufern oder in Sümpfen. Sie haben im Vergleich zu Landpflanzen keine ausgebauten Wurzeln oder gar keine Wurzeln, weil sie immer ausreichend Wasser haben. Sie können Sauerstoff in den Blättern speichern, sodass sie auf der Wasseroberfläche schwimmen. Seerosen sind beispielsweise Hydrophyten.
Feuchtpflanzen (Hygrophyten), wie Farne und Springkraut, kannst Du in sumpfigen oder moorigen Gebieten und in tropischen Regenwäldern finden. Die Feuchtpflanzen haben flache, schwache Wurzeln, weil in ihrem Lebensraum, aufgrund von starken Regenfälle, meistens genügend Wasser vorhanden ist.
Trockenpflanzen (Xerophyten), wie Kakteen und Nadelbäume, kommen in sehr trockenen Regionen, egal ob kalt (Nadelbäume) oder heiß (Kakteen), vor. Ihre Wurzeln gehen tief in den Boden und sind weitverzweigt, damit sie auch bei geringen Niederschlägen ausreichend Wasser abbgekommen.
Einfluss des Wassergehalts auf die Lebensweise der Tiere
Ohne Wasser ist es für viele Lebewesen schwierig zu überleben. Jedoch gibt es einige Tiere, die über einige Tage ohne die Aufnahme von Wasser überleben können. Tiere, die in sehr trockenen Ökosystemen leben, wie Kamele, können sogar bis zu drei Wochen ohne Wasser überleben.
Viele Tiere haben sich im Laufe der Zeit angepasst, was die Aufnahme von Wasser betrifft.
Koalas und Springböcke fressen Pflanzen, die genügend Wasser gespeichert haben. Dafür brauchen sie kein Trinkwasser.
Einige marine Lebewesen, wie Delfine und Rochen, können das Salzwasser um sie herum nicht trinken. Stattdessen fressen sie solche Fischarten, die genügend Süßwasser enthalten.
Fische, die im Salzwasser leben, verlieren ständig Wasser, weil das Meerwasser salzhaltiger ist, als ihre Körperflüssigkeit (Osmose). Daher müssen auch Fische, die im Salzwasser leben, trinken. Sie nehmen Salzwasser mit ihrem Mund auf und filtern es zu trinkbarem Süßwasser.
Abiotische Umweltfaktoren – pH-Wert und Boden
Die abiotischen Faktoren des Bodens und des pH-Werts sind eng miteinander verbunden. Der Boden fungiert als sogenannter Rohstofflager. Im Boden wird Wasser filtriert und gespeichert und wichtige Ionen von Mineralsalzen werden an die Lebewesen geliefert. Der Lebensraum im Boden ist für viele Organismen wie Bakterien, Pilze, Würmer und Insekten von großer Bedeutung.
Für Pflanzen ist der Boden ebenfalls von großer Bedeutung, da er lebenswichtige Stoffe für Pflanzen speichern kann. Der pH-Wert ist für Böden besonders wichtig, da er andere Bodeneingenschaften beeinflusst und maßgeblich die Fruchtbarkeit des Bodens bestimmt. Viele Pflanzen favorisieren einen pH-Wert zwischen 6 und 7,5. Sie können in sehr sauren oder sehr alkalischen Umgebungen nicht gut überleben.
Saurer, neutraler oder alkalischer Boden wird anhand der Konzentration freier Wasserstoffionen in Bodenproben bestimmt.
Abiotische Umweltfaktoren – Klima und Meeresströmungen
Das Klima hängt von Sonne, Wind, Temperatur und Niederschlag ab und fasst daher mehrere abiotischen Umweltfaktoren zusammen. Es gibt Pflanzen und Tiere, die sich an harte Umweltbedingungen angepasst haben. Meeresströmungen sind ebenfalls von großer Bedeutung. Meeresströmungen sind ein relevanter Faktor unseres Klimas und haben daher direkten Einfluss auf die Flora und Fauna in ihrer Umgebung. Sie entstehen durch die Rotation der Erde und die Anziehungskraft von Sonne und Mond.
Der Golfstrom ist eine Meeresströmung, die den Atlantischen Ozean von Afrika überquert, die Westküsten Süd- und Nordamerikas erreicht und den Atlantischen Ozean bis zum Arktischen Ozean durchquert. Die erhöhte Kaltwasserdichte spielt eine entscheidende Rolle für das Klima in Mitteleuropa.
Aufgrund des anthropogenen Treibhauseffekts hat sich die Pumpleistung des Golfstroms verringert. Der Nachteil ist, dass es zu einem starken Anstieg der Niederschläge in Westeuropa kommt.
Da sich das Klima aufgrund der globalen Erderwärmung stetig verändert, müssen sich Pflanzen und Tiere, die sich über längere Zeiträume an bestimmte klimatischen Bedingungen angepasst haben, wieder neu anpassen. Vielen Arten gelingt diese Anpassung nicht in dem Tempo, in dem der Klimawandel fortschreiten, weshalb viele Arten durch den Klimawandel bedroht sind.
Abiotische Umweltfaktoren – Nährstoffkonzentration
Wurzeln von Pflanzen entziehen dem Boden neben wichtigen Nährstoffen, wie Stickstoff, Schwefel und Magnesium aus dem Boden. Stickstoff und Phosphor sind besonders wichtig für die Regulierung der Fotosyntheserate und der Biomstruktur. Sollte sich unter anderem die Nährstoffkonzentration im Boden verändern, würde dies erhebliche Nachteile für die Struktur eines Bioms haben.
Ein Biom beschreibt ein Ort, an dem Pflanzen und Tiere leben können, indem sie sich an ihre Umwelt anpassen. In einem solchen Biom wirken sowohl biotische als auch abiotische Umweltfaktoren.
Ebenso hat sich die Verfügbarkeit dieser Nährstoffe weltweit aufgrund menschlicher Aktivitäten und der Tatsache, dass Menschen einen Anstieg des Kohlenstoffdioxidgehalts verursacht haben, erheblich verändert.
Alle Nährstoffe werden aus dem Boden oder bei Phytoplankton, Algen und Cyanobakterien direkt aus dem Wasser gewonnen. Die Böden sind sehr unterschiedlich (heterogen) und ungleich verteilt. Wurzeln, die in den Boden eindringen, können auf Bereiche mit unterschiedlicher Nährstoff- und Wasserzusammensetzung treffen. In Gebieten mit hohem Nährstoff- und Wassergehalt sind die Wurzeln oft stark verzweigt.
Abiotische Umweltfaktoren – Salinität/Salzgehalt
Der Salzgehalt ist ein Faktor, der den Lebensraum von Meeresorganismen direkt beeinflusst. Salze im Wasser bestehen aus verschiedenen Salzarten, wie Chlorid, Natrium, Magnesium etc. Der Salzgehalt ist ein wichtiger Faktor, der unter anderem die Dichte und Temperatur des Wassers bestimmt.
Abiotische Umweltfaktoren – Toleranzbereich
Der Toleranzbereich beschreibt die ökologische Kraft, auch Potenz, einer Art relativ zu einem Umweltfaktor. Die ökologische Kraft ist die Fähigkeit von Organismen, Schwankungen eines Umweltfaktors zu widerstehen und sich zu vermehren. Diese Potenz ist immer größer als die eines einzelnen Individuums. Die physiologische Kraft beschreibt ausschließlich die Wirkung der abiotischen Faktoren auf die Lebewesen.
Jedes Umweltelement hat eine spezifische Toleranzkurve, die ihren Toleranzbereich definiert. Natürlich hat jeder Organismus andere definierte Toleranzbereiche.
Toleranzkurve
Es gibt einige wichtige Fachbegriffe, die Du in Bezug auf die Toleranzkurve unbedingt kennen solltest.
Ökologische Potenz
Die ökologische Potenz begrenzt den Teil einer Toleranzkurve, in dem Organismen reproduktionsfähig sind, sich also vermehren können. Die ökologische Potenz liegt im Normalfall zwischen dem Pessimum.
Maximum und Minimum
Die am äußersten Kurvenende liegenden Bereiche einer Toleranzkurve sind als Minimum und Maximum angegeben. Wird das Minimum nicht erreicht oder das Maximum überschritten, ist der Organismus sozusagen nicht überlebensfähig. Diese Werte begrenzen außerdem das Vorkommen der vorhandenen Art im Ökosystem.
Pessimum
Pessimen zeigen die Existenzgrenze einer Art an. An solchen Pessimen sind Lebewesen zwar überlebensfähig, aber in einer eingeschränkten Weise. Das bedeutet, dass sich die Tiere in dem Bereich aufgrund der vorhandenen Bedingungen sich nicht vermehren können. Kleinere Änderungen der abiotischen Faktoren haben einen großen Einfluss auf die Population.
Optimum
Das Optimum beschreibt den Bereich, in dem ideale Bedingungen vorzufinden sind. Der Präferenzbereich liegt nah am Optimum und ist der bevorzugte Bereich des einzelnen Lebewesens. In diesem Bereich können sich die Lebewesen am besten fortpflanzen.
Abiotische Faktoren im See
Das Ökosystem See ist ein typisches Ökosystem, welches häufig auf unserer Erde zu finden ist. Die abiotischen Faktoren Temperatur, Sauerstoff und Licht sind von großer Bedeutung in einem See. Die Existenz von Pflanzen, die für viele Tiere die wichtigste Nahrungsquelle darstellen, hängt stark von den Umweltfaktoren ab.
In der obersten Schicht des Wassers, auch Epilimnion genannt, ist stark von Wassertemperatur, Wellengang und Wind abhängig. Hier gibt es für Pflanzen einen hohen Sauerstoffgehalt und viel Licht, je nach Stand der Sonne und Trübung des Wassers. Hinsichtlich der Temperaturbedingungen gibt es jedoch eine relativ große Variation zwischen 0 °C und 30 °C Wassertemperatur.
In der Schicht des Metalimnions nehmen der Sauerstoffgehalt und die Intensität der eintreffenden Strahlung schnell ab.
In der untersten Schicht, auch als Hypolimnion bekannt, herrscht eine konstante Temperatur von 4 °C, aber geringe Sauerstoffkonzentration und komplette Dunkelheit. In der Tiefenschicht können keine Pflanzen Photosynthese betreiben und aus diesem Grund können dort keine Pflanzen mehr wachsen.
Wenn Du mehr zum Ökosystem See erfahren willst, lies Dir am besten gleich im Anschluss den Artikel dazu durch!
Abiotische Faktoren im Wald
Abiotische Faktoren, die in einem Wald wirken, sind alle, die Lebensweise der Organismen beeinflussen und die Waldaktivität regulieren. Die abiotischen Faktoren, die in einem Wald besonders relevant sind, sind unter anderem Licht, Temperatur, der Boden und der pH-Wert und Niederschlag.
In vielen Wäldern herrschen sehr niedrige Temperaturen im Winter. Deswegen gibt es auch öfter ein Mangel an verfügbarer Nahrung für die Organismen, die in dem Ökosystem leben. Viele Lebewesen, wie Eichhörnchen, Feldhamster, Rehe und Bären halten Winterruhe.
Im Gegensatz zum Winterschlaf ist die Winterruhe eine Bezeichnung für abwechselnde Wach- und Schlafphasen im Winter bei einigen Tieren, die nicht zu tief schlafen und oft Nahrung aufnehmen können.
Das bedeutet, dass diese Lebewesen vor ihrer Winterruhe mehr Nahrung einsammeln, die sie während der Wachphase fressen und so etwas Energie gewinnen. Eine weitere Energiequelle für solche überwinternde Tiere ist die dicke Fettschicht, die die meisten vor der Winterruhe durch Nahrungsaufnahme aufbauen.
- Winterschlaf
- Der Stoffwechsel wird verlangsamt.
- Körpertemperatur kann eine extrem niedrige Temperatur erreichen, die eigentlich für Tiere tödlich sein könnte.
- Beispieltierarten: Fledermäuse, Igel und Murmeltiere
- Winterruhe
- Der Stoffwechsel befindet sich im Normalbereich.
- Körpertemperatur befindet sich im Normalbereich.
- Beispieltierarten: Eichhörnchen
- Winterstarre
- Der Stoffwechsel wird signifikant verlangsamt.
- Die Körpertemperatur kann parallel zur Außentemperatur auf, für diese Tiere, tödliche Temperaturen sinken.
- Beispieltierarten: Fische und Reptilien
In dem Ökosystem des Regenwaldes herrschen konstante Temperaturen von etwa 20 bis 30 °C. Für das Ökosystem ist es auch typisch, dass eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit herrscht. Da der Regenwald am Äquator liegt, verändert sich das Klima dort nicht durch die Jahreszeiten. Da es in den Regenwäldern so viel regnet, haben die Böden nicht genügend Zeit, die Nährstoffe aufzunehmen und sind deswegen recht nährstoffarm.
Abiotische Umweltfaktoren bei Menschen
Abiotische Faktoren, die auf Menschen wirken, sind von einem Lebensraum zum anderen sehr unterschiedlich. Theoretisch wirken alle möglichen abiotischen Umweltfaktoren auf Menschen. Ein Beispiel dafür sind die Hautfarben. Die meisten Menschen in Europa haben eine hellere Hautfarbe, was darauf deutet, dass die Sonneneinstrahlung in diesen Gebieten nicht sehr hoch ist. Im Vergleich dazu haben die Menschen in Afrika dunklere Hautfarben, was darauf deutet, dass es eine Anpassung an die enorm starke Sonnenintensität ist.
Zusätzlich spielt die Luftfeuchtigkeit für Menschen eine essenzielle Rolle. Die trockene Luft macht sich oft als trockene Haut bei Menschen bemerkbar.
Vielleicht hast Du das schon mal festgestellt, dass Deine Haut im Winter durch die trockene Heizungsluft sehr spröde werden kann. Im Frühling sollte Deine Haut aber etwas Feuchtigkeit gewonnen haben und somit nicht mehr trocken sein wie vorher im Winter.
Übersicht zu abiotische Umweltfaktoren
Abiotische Umweltfaktoren | Wirkung auf Pflanzen | Wirkung auf Tiere |
Licht | - Sonnen- und Schattenblätter
| - Aktivitätsperioden
- Entwicklungszyklen
|
Wasser | | - essenziell für Stoffwechselwege
- Regelung der Körpertemperatur
|
Temperatur | Optimale Temperaturen, etwa 30 °C, zum Wachsen | - Bergmann'sche Regel
- Allen'sche Regel
|
Stoffkonzentration | Stickstoff und Phosphor sind essenziell für die Photosynthese. | |
pH-Wert und Boden | - lebenswichtige Nährstoffe
- Optimaler pH-Wert: 6 - 7,5
| - wichtiger Lebensraum
- optimaler pH-Wert (Meeresfische): 8,2 bis 8,4
- optimaler pH-Wert (Süßwasserfische): 7
|
Klima: Meeresströmungen | Pflanzen müssen sich aufgrund ändernder Umweltbedingungen neu anpassen. | Tiere müssen sich aufgrund ändernder Umweltbedingungen neu anpassen. |
Abiotische Umweltfaktoren – Das Wichtigste
- Lebewesen und Organismen stehen in konstanter Wechselwirkung mit ihrem Lebensraum. Das bedeutet, sie können ihre Umgebung beeinflussen, sie können aber durch die vorherrschenden Faktoren in ihrer Umgebung beeinflusst werden.
- Abiotische Umweltfaktoren sind die nicht lebenden Komponenten eines Ökosystems, die mit anderen unbelebten und lebenden Dingen interagieren.
- Wasser
- Temperatur
- Klima
- Licht
- Stoffkonzentration
- pH-Wert
- Boden
- Salzgehalt
- Organismen haben eine sogenannte physiologische Toleranzgrenze für abiotische Faktoren.
- In dem Ökosystem eines Sees haben folgende abiotische Faktoren eine große Bedeutung: Temperatur, Sauerstoff und Licht.
- In dem Ökosystem eines Waldes haben folgende abiotische Faktoren eine große Bedeutung: Licht, Temperatur, Bodenreaktion und pH-Wert, Wetter und Mineralvorkommen im Boden.
- Theoretisch gesehen wirken alle abiotischen Umweltfaktoren auf Menschen. Nur je nach Gebiet und Umweltbedingungen können unterschiedliche Reaktionen hervorgerufen werden.
Nachweise
- Townsend et al. (2009). Ökologie. Springer-Verlag.
- Begon et al. (2017). Ökologie. Springer-Verlag.
Erklärungen 
Magazine 
