Der Energiekreislauf zeichnet sich in einem Ökosystem eher durch einen Energiefluss aus, da es sich nicht um einen Kreislauf in dem Sinne handelt. Der Energiefluss meint dabei die Weitergabe der chemischen Energie innerhalb der jeweiligen Ernährungsstufen in einer Nahrungskette.
Der Energiefluss ist der Prozess, bei dem Energie in einem Ökosystem weitergegeben und verbraucht wird. Ein Energiefluss entsteht durch Nahrungsbeziehungen zwischen verschiedenen Lebewesen. Tiere benötigen die Energie für ihren Stoffwechsel und die Aufrechterhaltung ihrer Körperwärme.
Energiekreislauf in der Biologie
Da der Energiefluss an die Nahrungsketten in einem Ökosystem gekoppelt ist, bekommst du nun aufgezeigt, wie eine solche Nahrungskette aufgebaut ist. Sie besteht aus Produzenten, Konsumenten und Destruenten. Dabei lassen sich die Konsumenten nochmals in Primär-, Sekundär- und Endkonsumenten aufteilen. Auf folgender Abbildung siehst du die Reihenfolge einer Nahrungskette:
Energiekreislauf erklärt
Über die Nahrungskette erkennst du jetzt, wie das Prinzip "Fressen und gefressen werden" funktioniert. Grundlage für das Leben bietet das Sonnenlicht, da es Energie von außen in ein Ökosystem hinzuführt. Die Produzenten können die Energie über die Fotosynthese umwandeln. Die Energie ist jedoch in Form Kohlenhydraten vorhanden.
Zu den Produzenten zählen Bäume, Pflanzen und Algen.
Primärkonsumenten, zu denen nur Pflanzenfresser zählen, ernähren sich von den Pflanzen und Algen. Sie nehmen dadurch automatisch die Energie als Kohlenhydrate auf.
Primärkonsumenten sind beispielsweise die pflanzenfressenden Tiere wie Raupen, Eichhörnchen, Schnecken und Hasen.
Die Primärkonsumenten werden wiederum von fleischfressenden Sekundärkonsumenten gefressen. Dadurch wird die Energie an die Sekundärkonsumenten weitergegeben.
Zu den Sekundärkonsumenten zählen beispielsweise Füchse, Eidechsen und die Kohlmeise.
Tiere, die in einem Ökosystem die Endkonsumenten darstellen, besitzen keine Fressfeinde mehr. Sie werden also von niemandem mehr gefressen.
Endkonsumenten sind beispielsweise Wölfe, Tiger oder Greifvögel.
Zum Schluss werden noch die Destruenten in der Nahrungskette betrachtet. Sie nehmen über Pflanzenreste, organische Abfallstoffe sowie tote Tiere ihre Energie auf.
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Energiekreislauf – Ökosystem
Der Energiefluss nimmt in einem Ökosystem von den Produzenten bis hin zu den Destruenten stetig ab. Deshalb kann der Energiefluss am besten mithilfe einer Nahrungspyramide dargestellt werden, wie du sie auf folgender Abbildung erkennen kannst:
Die jeweiligen Stufen nennt man auch "Trophieebenen". Die Pflanzen bzw. Tiere werden immer von den Tieren gefressen, die eine Trophieebene über ihnen ist. Es wird dabei einerseits die Biomasse weitergegeben. Andererseits wird über die Biomasse Energie in Form von Kohlenhydraten von Ebene zu Ebene übertragen.
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Energiefluss
Die Pyramide wird von unten nach oben gelesen: pro Ebene geht Energie von Lebewesen zu Lebewesen verloren. Der Prozess beginnt bei den Produzenten, die rund 5 % der Sonnenenergie nutzen. Im nächsten Schritt isst ein Primärkonsument ein Produzent und dabei werden nur rund 10 % der Energie weitergegeben. Insgesamt besitzt der Endkonsument dadurch dann nur noch rund 0,01 % der ursprünglich vorhandenen Energie. Die 90 % der Energie, die bei jedem Schritt verloren gehen, werden für eigene Stoffwechselprozesse aufgebraucht.
Da immer wieder neue Energie von außen in ein Ökosystem zugeführt werden muss, handelt es sich nicht um einen Kreislauf, sondern um einen Fluss. Daher sprichst du in dem Kontext von einem Energiefluss.
Biomasse
Die Biomasse meint die gesamte Masse aller Lebewesen, die in einem Ökosystem vorkommen. Auch sie nimmt in der Nahrungspyramide von unten nach oben hin ab. Das liegt daran, dass die aufgenommene Nahrung der Konsumenten nicht vollständig in Körpermasse umgewandelt wird. Wenn sich die Konsumenten von den Produzenten ernähren, wird pflanzliche Biomasse in tierische Biomasse umgewandelt. Dabei wird jedoch nur ein kleiner Teil der aufgenommenen Biomasse in körpereigene Biomasse umgewandelt, da die meiste Masse zur Energiebereitstellung aufgebraucht wird.
Die Biomasse kann auch in Masse pro Lebensraum dargestellt und deshalb mit der Einheit kg/m2 bezogen auf Flächen sowie kg/m3 bei Gewässern angegeben werden. Sie setzt sich aus lebenden und toten Lebewesen mit ihren verschiedenen Verbindungen zusammen. Zu den Verbindungen zählen beispielsweise Kohlenhydrate, Fette und Proteine.
Energiekreislauf – Mensch
Da der Mensch keine Fressfeinde besitzt, steht er prinzipiell in der höchsten Trophieebene einer Nahrungspyramide. Das "Besondere" an uns Menschen ist außerdem, dass wir sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung konsumieren können. Das heißt wir ernähren uns sowohl von Produzenten als auch weiteren Konsumenten. Du hast ja gelernt, dass die Biomasse und Energie rapide von Produzenten bis zu den Konsumenten abnimmt. Deshalb siehst du an folgendem Beispiel, was es für einen Unterschied macht, wenn sich der Mensch entweder von Produzenten oder von Konsumenten ernährt:
Stell dir vor, es stehen 100 kg Kartoffeln am Anfang der Nahrungspyramide. In einer höheren Trophieebene sind dann Schweine vorhanden. Ganz oben steht der Mensch. Isst der Mensch nun die 100 kg Kartoffeln, so kann er 10 kg an reiner Biomasse verwerten. Würden die Kartoffeln aber erst an Schweine verfüttert werden und der Mensch isst jedoch das Schweinefleisch, so kann er nur 1 kg an Biomasse verwerten. Durch die geringere verwertbare Biomasse wird auch automatisch weniger Energie an den Menschen weitergegeben.
Energiekreislauf – Wald
Im Ökosystem Wald beginnt der Energiekreislauf bei Pflanzen und Bäumen. Auch hier sind Pflanzenfresser wie Eichhörnchen und Käfer die Primärkonsumenten und Fleischfresser wie beispielsweise der Baummarder die Sekundärkonsumenten. Endverbraucher ist im Ökosystem Wald ist beispielsweise der Uhu. Hier stehen am Ende der Nahrungskette Bakterien als Destruenten, die Abfallstoffe sowie pflanzliches und tierisches Material abbauen.
Dem Boden werden die abgebauten Stoffe wieder als Nährstoffe zugeführt. Produzenten benötigen die Nährstoffe für ihr Wachstum. Es geht zwar auch hier von Ebene zu Ebene Energie verloren, die abgebauten Stoffe können hier jedoch zur Bildung von Biomasse wiederverwendet werden und es entsteht dadurch ein Stoffkreislauf.
In Abgrenzung zum Energiefluss kann der Stoffkreislauf betrachtet werden. Bei solch einem Kreislauf werden Stoffe wie Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor zyklisch umgewandelt. Im Gegensatz zur Energie gehen die Stoffe also nicht verloren, sondern bleiben im Ökosystem.
Energiekreislauf – Das Wichtigste
- Der Energiefluss ist der Prozess, bei dem Energie in einem Ökosystem weitergegeben und verbraucht wird
- Da immer wieder neue Energie von außen in ein Ökosystem zugeführt werden muss, handelt es sich nicht um einen Kreislauf, sondern um einen Energiefluss
- Die Energie ist im Ökosystem in Form von Kohlenhydraten vorhanden
- Tiere benötigen die Energie für ihren Stoffwechsel und die Aufrechterhaltung ihrer Körperwärme
- Der Energiefluss beginnt bei den Produzenten, die rund 5 % der Sonnenenergie nutzen und die Energie umwandeln
- Über die Biomasse wird Energie in Form von Kohlenhydraten von Ebene zu Ebene übertragen
- Pro Ebene geht Energie von Lebewesen zu Lebewesen verloren
- Es werden immer nur 10 % der vorhandenen Energie weitergegeben
- Bei den Endkonsumenten kommt schließlich nur rund 0,01 % der ursprünglich vorhandenen Energie an
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