Ökosystem

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In der Ökologie spielen die sogenannten Ökosysteme eine wichtige Rolle. In den folgenden Absätzen erklären wir dir, was ein Ökosystem ist, woraus es sich zusammensetzt und welche verschiedenen Arten von Ökosystemen es gibt. 


Das Thema Ökosysteme gehört zum Fach Biologie und erweitert zur Ökologie.



Was sind Ökosysteme?


Ein Ökosystem setzt sich aus Organismen und ihrem abiotischen Umfeld sowie der Wechselwirkung zwischen den Organismen zusammen. Da sowohl die biotischen Umweltfaktoren als auch die abiotischen Umweltfaktoren je nach Region, Landschaft und Einwohner variieren, gibt es eine Reihe von verschiedenen Ökosystemen.


In einem Ökosystem nennt man den Lebensraum der Organismen das Biotop, und das Beziehungsgefüge der Lebewesen miteinander Biozönose.



Merkmale von Ökosystemen


Ökosysteme werden durch eine Reihe von Merkmalen charakterisiert. In den folgenden Absätzen erläutern wir dir die verschiedenen Merkmale.


Ökosysteme - Räumliche und Zeitliche Struktur


In jedem Ökosystem ergibt sich eine bestimmte räumliche Struktur, die durch die biotischen und abiotischen Faktoren beeinflusst werden. Je nach Ausrichtung der Faktoren oder der Lebensgemeinschaften wird das Ökosystem, räumlich gesehen, entweder horizontal oder vertikal gegliedert. 


Im Falle des Regenwaldes besitzt das Ökosystem zum Beispiel eine vertikale Struktur. Das Licht nimmt von höheren zu niedrigeren Etagen beständig ab, sodass in den verschiedenen Etagen 

unterschiedliche Pflanzen und Tiere leben, die an die jeweilige Sonnen- und Regenintensität angepasst sind.



Ökosysteme haben aber auch immer eine zeitliche Struktur. Ein gutes und leicht zu erkennendes Beispiel dafür sind die Laubwälder Mitteleuropas. Die schwankenden Temperaturen, Lichtverhältnisse und Regenfälle das Jahr über geben den Ökosystemen zeitliche Vorgaben. Der herbstliche Laubfall, ausgelöst durch sinkende Temperaturen, ist ein gut sichtbares Beispiel wie Ökosysteme eine zeitliche Struktur besitzen. 


Ökosysteme - Stoffkreisläufe


In einem Ökosystem sind durchgängig bestimmte Stoffkreisläufe aktiv. Anorganische und organische Stoffe werden durchgehend ineinander umgewandelt. Das geschieht üblicherweise mit Hilfe von Lichtenergie oder chemischer Energie, wobei biochemische und geochemische Prozesse ineinandergreifen. Deswegen heißen diese Kreisläufe auch biogeochemische Kreisläufe. Diese sind also das Ergebnis von vier ineinandergreifenden Teilen des Ökosystems: Die Erde, das Wasser, das Sonnenlicht und die Ernährungsstufen (Trophiestufen).


Bei den Trophiestufen wird in drei verschiedene Stufen unterschieden: Die Primärproduzenten, die Konsumenten und die Destruenten. Diese erfüllen alle eine bestimmte Funktion, weshalb sie oft auch funktionelle Elemente eines Ökosystems genannt werden.


Die Primärproduzenten sind Organismen wie Pflanzen, die anorganische Grundstoffe in organische Stoffe umwandeln. 


Konsumenten verwenden diese energiereichen organischen Stoffe als Energiequelle und um sich zu entwickeln. Hiermit sind also Tiere gemeint, die die Pflanzen essen oder ihren Sauerstoff verwenden.


Die Destruenten wiederum nehmen die toten organischen Stoffe von Kot oder Leichen auf und können diese durch interne Prozesse in anorganische Stoffe umwandeln. Diese werden dann wieder von den Primärproduzenten aufgenommen. So entsteht ein Stoffstrom- und Kreislauf in einem Ökosystem.





Ökosysteme - Beispiele


Es gibt sehr viele verschiedene Arten von Ökosystemen. In den folgenden Absätzen zeigen wir dir ein paar der häufigsten, und was sie von den anderen unterscheidet.


Ökosysteme - Wald


Aktuell sind circa 30% der Landoberfläche des Planeten mit dem Ökosystem Wald bedeckt. Diese Zahl geht aber leider in den letzten Jahren durch erhöhte Rodung immer weiter zurück. Mit dem Verlust der Waldflächen kommen auch starke Veränderungen im Klima und Wasserhaushalt in diesen Regionen. 


Wälder können nicht in allen Regionen der Erde wachsen. Sie sind abhängig von verschiedenen abiotischen Faktoren wie Niederschlagsmenge und Bodenfeuchtigkeit, sowie wenige Temperaturschwankungen und eine hohe Luftfeuchtigkeit. Aus diesem Grund haben sich verschiedene Arten von Wäldern gebildet, die an ihre Klimazone angepasst sind.


Ökosysteme - Tropischer Regenwald


In äquatorialen, tropischen Gebieten haben sich die tropischen Regenwälder gebildet. Die ganzjährig hohen Temperaturen, große Niederschlagsmenge und hohe Luftfeuchtigkeit sind die perfekten Voraussetzungen für das wachsen von großen Bäumen, die auch eine hohe Produktionsleistung haben. Diese Wälder sind immer grün.


Ökosysteme - Hartlaubwälder


Im Mittelmeergebiet sowie in Chile, Südaustralien und Kalifornien haben sich die sogenannten Hartlaubwälder entwickelt. Durch die trockenen, warmen Sommer und die nährstoffarmen Böden haben sich hier Pflanzenarten mit Verdunstungsschutzeinrichtungen und ausgeprägtem Wasserhaushalt entwickelt, welche eine mittlere Produktionsleistung haben. Diese Wälder sind auch immer grün.


Ökosysteme - Laubmischwälder


Die Wälder, die in weiten Teilen von Europa zu finden sind, sind Sommergrüne Laubmischwälder. Wie der Name schon sagt sind diese im Frühling und Sommer grün und haben eine mittlere Produktionsleistung, während im Herbst und Winter die Blätter wegen der kalten Böden und niedrigeren Temperaturen abgeworfen werden.


Ökosysteme - Boreale Nadelwälder


Boreale Nadelwälder sind Ökosysteme, die man weit im Norden findet. Hier gibt es lange, kalte Winter mit Vegetationsphasen von 6 Monaten. Jedoch sind die Wälder trotzdem immer grün, da sich hier Nadelbäume durchgesetzt haben, welche wenig Wasser brauchen aber dafür auch eine geringe Produktionsleistung haben.


Ökosysteme - See


Das nächste Ökosystem, welches wir euch näher erläutern, sind die Seen. Seen werden definiert als große stehende Gewässer,  die auf dem Festland verteilt sind und keine direkte Verbindung zum Meer besitzen.


Üblicherweise sind Seen mit Süßwasser gefüllt, jedoch gibt es dabei auch Ausnahmen. Seen, bei denen die Verdunstung des Wassers die neue Wasserzufuhr übersteigt und die keine Abflüsse haben, entwickeln sich zu Salzseen.


Ökosysteme - Gliederung der Seen


Seen haben eine ausgeprägte räumliche Gliederung, die unterschiedliche Lebensräume ermöglichen. Bei Seen unterscheidet man zwischen der Freiwasserzone, auch Pelagial genannt, und der Bodenzone, auch Benthal genannt. Die Bodenzone ist nochmal untergliedert in die Tiefenzone, das Profundal, und die Uferzone, das Litoral. 


Die für den Stoffhaushalt der Seen am relevantesten Zone ist das Pelagial, da hauptsächlich hier die Planktonorganismen leben. Das Plankton, konkret in der Form von Algen und Cyanobakterien, leistet nämlich den Großteil der Primärproduktion in einem See und ist deshalb auch der wichtigste Ausgangspunkt für die meisten Nahrungsbeziehungen in Seen.




Ökosysteme - Das Wichtigste auf einen Blick


  • Ein Ökosystem setzt sich aus Organismen und den abiotischen Faktoren, die diese beeinflussen, zusammen. Aber auch aus der Wechselwirkung zwischen verschiedenen Organismen. Ein Ökosystem ist also ein Zusammenspiel von biotischen und abiotischen Faktoren, die am Ende in einem Gleichgewicht stehen, wodurch die Organismen des Ökosystems profitieren.


  • Es gibt eine Reihe von Merkmalen woran man Ökosysteme erkennen kann. Ökosysteme haben zum Beispiel meistens eine räumliche Struktur und Gliederung, in denen sich die Organismen des Ökosystems je nach Bedürfnissen verteilen. Meistens haben die Ökosysteme aber auch eine zeitliche Struktur an die sie sich anpassen (Siehe Laubwälder in Europa im Herbst). 


  • Ein anderes wichtiges Merkmal sind die Stoffkreisläufe, die die Energie und Nährstoffe durch das Ökosystem transportieren.


  • Aber es gibt auch verschiedenen Arten von Ökosystemen, die alle unterschiedliche Eigenschaften besitzen, und somit auch unterschiedliche Stoffkreisläufe. In einem See sind zum Beispiel Plankton eine der wichtigsten Bestandteile des Zyklus. 


Finales Ökosystem Quiz

Frage

Beschreibe den Kreislauf des Schwefels

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Antwort

  • Die von den Primärproduzenten genutzte Verbindung des Schwefels ist das Sulfat. Sulfat kann direkt aufgenommen wer- den. Der Schwefel wird in viele organische Verbindungen ein- gebaut, vor allem in Eiweiße. 
  • Wie alle organischen Verbindungen unterliegen auch die Schwe- felverbindungen dem Stoffstrom über die Trophiestufen.
  • Der Abbau schwefelhaltiger organischer Verbindungen erfolgt über Destruenten: 
    • Beim Abbau entsteht zunächst Schwefelwasserstoff (H2S). 
    • Chemoautotrophe und fotoautotrophe Bakterien nutzen H2S als Energie- oder Wasserstoffquelle und setzen es in Schwefel und Sulfat um (Sulfurikation).
    • Sulfat wird von Desulfurikanten zu H2S reduziert (Desulfurikation). 
  • Rein chemische Umsetzungen sind
    • Oxidation von H2S zu Schwefel durch molekularen Sauerstoff. 
    • Bildung von Sulfiden (S2–).
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Frage

Beschreibe den Kreislauf des Phosphates

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Antwort

  • Primärproduzenten nehmen Phosphat auf und bauen es in organische Verbindungen ein.
  • Es findet eine Verteilung der phosphathaltigen organischen Verbindungen in den Trophiestufen statt.
  • Beim Abbau organischer Stoffe durch Destruenten werden Phos- phate frei.
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Frage

Was sind Seen?

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Antwort

Seen sind größere stehende Gewässer, die inselartig auf dem Festland verteilt sind. Sie haben keine direkte Verbindung zum Meer.

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Frage

Was versteht man unter Plankton?

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Antwort

Plankton ist die Sammelbezeichnung für eine aquatische Lebensgemeinschaft schwebender Organismen mit fehlender oder gering ausgebildeter Eigenbewegung.

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Frage

Was ist ein Nekton?

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Antwort

Das Nekton bildet die zweite große Lebensgemeinschaft des Freiwassers. Zum Nekton zählen alle größeren Organismen, die deutliche Eigenbewegung vollführen können.

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Frage

Was sind Sedimente?

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Antwort

Sedimente sind durch die Schwerkraft abgelagerte Teilchen, die Bo- denablagerungen bilden. Sie lassen sich nach der chemischen Beschaf- fenheit (mineralische Sedimente, organische Sedimente) oder nach der Teilchengröße klassifizieren.

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Frage

Was sind die wichtigsten mikrobiellen Schwefelumsätze?

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Antwort

  • Sulfat ist für fotoautotrophe Pflanzen zugänglich. 
  • Mikroorganismen bauen bei anaeroben Bedingungen organische Stoffe (Eiweiße) unter Freisetzung von Schwefelwasserstoff ab. 
  • Bei der Sulfurikation kann der Schwefelwasserstoff von chemo-autotrophen Bakterien (Thiobakterien) und fotoautotrophen Chlorobakterien über Schwefel in Sulfat umgewandelt werden. 
  • Sulfate werden von Desulfurikanten zu Schwefelwasserstoff, Sulfiden und organisch gebundenem Schwefel umgebaut (Desul- furikation). Ein beträchtlicher Teil dieser Schwefelverbindungen wird im Sedimentkörper abgelegt.
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Frage

Was sind die wichtigsten Phosphatumsätze?

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Antwort

  • In der lichtdurchlässigen Zone wird das Phosphat von Fotoautotrophen aufgenommen und in organisch gebundenes Phosphat umgewandelt. 
  • Der mikrobielle Abbau fotoautotropher Plankter setzt anorganisch gelöstes Phosphat aus organisch gebundenem Phosphat schon in den oberen Wasserschichten wieder frei (kleiner Phos- phatkreislauf). 
  • Ein Teil des organisch gebundenen Phosphates wird nicht abge- baut und sinkt in das Sediment ab, wo es über lange Zeit relativ stabil deponiert werden kann.
  • Unter aeroben Bedingungen werden die Phosphate vom Sediment adsorbiert und unter Anwesenheit von Fe3+-Ionen zu unlös- lichem Eisen(III)-phosphat (FePO4) ausgefällt. E Reagieren Sulfide im Sediment mit Fe2+-Ionen, können die Phosphate auch unter aeroben Bedingungen freigesetzt werden. 
  • Unter anaeroben Bedingungen lösen sich die Phosphate als Eisen(II)-phosphat und diffundieren in den Wasserkörper.
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Frage

Was bedeutet Eutrophierung?

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Antwort

Eutrophierung ist die Anreicherung von Gewässern mit Nährstoffen.

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Frage

Was ist ein Ökosystem?

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Antwort

Als Ökosystem bezeichnet man das Beziehungsgefüge von Lebewesen untereinander (Biozönose) und mit ihren Lebensraum (Biotop). Es gibt sehr viele verschiedene Typen von Ökosystemen (z.B. See oder Kiefernwald). 

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Frage

Durch welche Merkmale wird ein Ökosystem charakterisiert?

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Antwort

  • räumliche und zeitliche Struktur
  • Wechselbeziehungen der Elemente des Ökosystems (Stoff- und Energieflüsse)
  • Zu Stabilität führende Selbstregulation
  • Offenheit gegenüber angrenzenden Systemen (stofflich und energetisch)
  • Entwicklung des Systems
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Frage

Was sind Primärproduzenten, Konsumenten und Destruenten?

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Antwort

  • Primärproduzenten: Organismen, die aus anorganischen Grundstoffen organische Stoffe erzeugen
  • Konsumenten: Organismen, die bereits vorhandene organische Stoffe als Bau- und Betriebsstoffe aufnehmen
  • Destruenten: Organismen, die tote organische Stoffe aufnehmen und abbauen
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Frage

Was ist die ökologische Nische?

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Antwort

Die ökologische Nische ist die Summe aller Nutzungsbereiche der Umweltfaktoren durch eine Art. Jede Art ist an ihre ökologische Nische angepasst.

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Frage

Man spricht von einer Nahrungskette, wenn sich eine Art immer nur von einer einzigen anderen Art ernährt. Häufiger kommen in der Natur allerdings sogenannte ... vor, wenn sich eine Art von vielen anderen Arten ernährt.

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Antwort

Nahrungskreise

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Frage

Wahr oder falsch?


"Ein Fuchs ernährt sich unter anderem von kleinen Nagetieren, Vögeln und Beeren. Daher gehört er zu den Primärproduzenten."

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Antwort

Wahr

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Frage

Markiere alle abiotischen Umweltfaktoren.

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Antwort

Grundwasserstand

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Frage

Markiere alle biotischen Umweltfaktoren.

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Antwort

Raubtiere

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Frage

Eine Pflanze, die mithilfe von Photosynthese Biomasse produziert, ist ein ...

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Antwort

Primärproduzent

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Frage

Ein Tier, das sich von Pflanzen ernährt, ist ein ...

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Antwort

Konsument

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Frage

Pilze, die abgestorbene Bäume zersetzen und in anorganische Bestandteile zerlegen, sind ...


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Antwort

Destruenten

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Frage

Definieren Sie den Begriff Biozönose!

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Antwort

Als Biozönose wird das Zusammenleben verschiedener Arten von Lebewesen in einem abgegrenzten Raum bezeichnet.

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Frage

Definieren Sie den Begriff Biotop!

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Antwort

Als Biotop bezeichnet man den abgegrenzten Lebensraum einer Biozönose. Zum Beispiel ist ein Teich ein Biotop in dem verschiedene Arten von Lebewesen zusammenleben.

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Frage

Was zählt zu den abiotischen Faktoren?

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Antwort

Wasser

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Frage

Erklären Sie den Unterschied zwischen abiotischen und biotischen Faktoren!

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Antwort

Abiotische Faktoren sind kaum durch Lebewesen veränderbar und durch die Natur vorgegeben (z.B. die Temperatur). Biotische Faktoren hingegen werden durch Lebewesen verursacht und haben eine positive oder negative Auswirkung auf andere Lebewesen.

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Frage

Wie werden Fleischfresser mit dem Fachbegriff bezeichnet?

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Antwort

Saprovoren

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