Der Produzent nimmt in der Biologie eine gesonderte Stellung in den Ökosystemen der Erde ein. Im Gegensatz zu allen Lebewesen der anderen beiden Trophieebenen können Produzenten sich selbst versorgen. Sie benötigen dazu lediglich die Energie aus dem Licht der Sonne, Wasser, Nährmineralien und eine Kohlenstoffquelle in Form von Kohlenstoffdioxid.
Unter Produzenten werden alle Organismen zusammengefasst, die aus anorganischen Stoffen (Wasser, Nährmineralien), einer Kohlenstoffquelle (z. B. Kohlenstoffdioxid) und einer Energiequelle (z. B. Sonnenlicht) eigene Biomasse (organische Stoffe) aufbauen können. Produzenten werden auch autotrophe (sich selbst ernährende) Organismen genannt.
Produzenten Biologie – Ökosystem
Alle dem Menschen bekannten Ökosysteme würden ohne Produzenten in sehr kurzer Zeit kollabieren. Sie bilden die Basis, aus der die gesamte produzierte Biomasse hervorgeht. Das bedeutet, dass Produzenten die Grundlage aller Nahrungsbeziehungen darstellen. Sie bilden den Anfang der Nahrungsketten in Ökosystemen und damit die erste Trophieebene.
Sogar in den entlegensten und lebensfeindlichsten Ökosystemen gibt es Produzenten. Auf dem Boden der Tiefsee bilden chemoautotrophe Bakterien an thermalen Quellen die Lebensgrundlage für das gesamte Biotop um die Quelle herum. Sie gewinnen ihre Energie zur Aufrechterhaltung ihres Stoffwechsels aus der Oxidation ausströmender anorganischer Verbindungen.
In der für uns Menschen erschließbaren Welt sind vor allem grüne Pflanzen und Algen (prokaryotisch und eukaryotisch) für die Biomasseproduktion interessant. Vor allem grüne Pflanzen formen unsere Umwelt, ernähren uns, liefern Arzneistoffe und dekorieren unter Umständen auch unseren Wohnraum. Der Großteil der Produzenten-Biomasse in terrestrischen und in aquatischen Ökosystemen basiert dabei auf der Fotosynthesereaktion.
Produzenten Biologie: Die Fotosynthesereaktion
Durch die Fotosynthese können Produzenten die Energie des Sonnenlichts in Einfachzuckern (Glukose) bündeln. Dazu werden 6 Moleküle Kohlenstoffdioxid und 6 Moleküle Wasser benötigt, um ein Molekül Glukose und 6 Moleküle Sauerstoff zu erhalten.
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Glukose wird zu Energiegewinnung (ATP) verwendet und dient darauf basieren als Ausgangsstoff für biochemische Stoffkreisläufe innerhalb des Organismus. Sie wird zusammen mit aufgenommenen Nährmineralien in andere energiereiche Stoffe wie Aminosäuren oder Fette umgewandelt.
Aus Wasser und Kohlenstoffdioxid können also alle Organismen mit lichtsammelnden Fotopigmenten (Chlorophylle) Einfachzucker und Sauerstoff erzeugen.
Zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels laufen in Produzenten viele biochemische Reaktionen ab, die organische Stoffe abbauen. Zu diesen Reatkionen gehört z.B. die Zellatmung, in der die in der Fotosynthese gebildete Glukose abgebaut wird um ATP zu gewinnen. Die Differenz zwischen der Produktion und dem Abbau von organischen Stoffen wird Bruttoproduktion genannt.
Die bei biochemischen Reaktionen entstehende Wärme kann vom Organismus nicht vollständig gespeichert werden. Deshalb wird die Fotosyntheseleistung weiterhin in eine Nettoproduktion unterteilt, wobei der Wärmeverlust von der Bruttoproduktion abgezogen wird.
Nettoproduktion= Bruttoproduktion-Wärmeenergie
Da Produzenten neben den benötigten Einfachzuckern auch Sauerstoff produzieren, liefern sie neben der Biomasse ebenfalls den wichtigsten Elektronenakzeptor der Atmungskette in den Mitochondrien.
Produzenten Biologie: Stoffkreislauf und Energiefluss
Wie du bereits gelernt hast, sind nur Produzenten in der Lage, die Energie des Sonnenlichts in Molekülen zu binden. Allerdings benötigen alle Organismen Energie, um ihren Stoffwechsel zu betreiben. Die Konsequenz ist, dass in der Natur gebildete organische Stoffe ständig durch Organismen umgewandelt werden, um Energie zu gewinnen. Ein Beispiel für den allgemeinen Stoffkreislauf findest du in Abbildung 1.
Abbildung 1: Schematische Darstellung des allgemeinen Stoffkreislaufs
Produzenten Biologie: Nahrungsbeziehungen
Der Wärmeverlust beschränkt sich nicht alleine auf die Trophieebene der Produzenten. Das Resultat des Wärmeverlustes ist die Ausbildung einer Nahrungspyramide, da die Wärmeenergie den folgenden Trophiestufen nicht weiter zur Verfügung steht. Ein Konsument 1. Ordnung muss sich also von vielen Primärproduzenten ernähren. Ein Beispiel für die Grundstruktur einer Nahrungspyramide findest du in Abbildung 2.
Ein typisches Beispiel bilden Nutztiere wie Rinder oder Schweine. Sie müssen über ihre Lebensspanne ein vielfaches ihres Körpergewichtes an Gras, Heu, oder anderem pflanzlichem Material fressen. So frisst ein Rind im Durchschnitt 16 - 20 kg Futter pro Tag.
Abbildung 2: Schematische Darstellung einer Nahrungspyramide Beispiele für Produzenten Biologie
In der aufgeführten Tabelle findest du einige beispielhafte Ökosysteme und typische in ihnen lebende Produzenten.
| Ökosystem | Organismus |
| See | - Einzellige Algen (Cyanobakterien)
- Schilfrohr
- Seerose
|
| Meer | - Einzellige Algen (Cyanobakterien)
- Makroalgen
- Seegras
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| Korallenriff | - Korallen (eigentlich endosymbiontische Algen)
|
| Mitteleuropäischer Wald | - Laubbäume
- Nadelbäume
- Farne
- Flechten (eigentlich endosymbiontische Algen)
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| Moor | |
| Savanne | - Gräser
- Dornengewächse
- Affenbrotbäume
|
| Wüste | |
Produzenten Biologie – als Habitat bildende Organismen
Die Tabelle des vorherigen Abschnitts soll dir neben einigen Beispielen verdeutlichen, dass Produzenten in einigen Ökosystemen den Lebensraum für Konsumenten und Destruenten ausbilden. In den Siedlungsbereichen der Produzenten kommt es durch ihre struktur-, schutz-, und nahrungsgebenden Eigenschaften häufig zur Bildung eigener Biotope innerhalb des Ökosystems.
Der Ufergürtel oder Vegetationsgürtel eines Sees bildet ein Habitat für viele verschiedene Tierarten. Vögel brüten und finden Schutz vor Beutegreifern im Schilfgürtel des Sees. Amphibien, Fische und Insekten benötigen die Schwimm- und Tauchblattzonen für die Fortpflanzung.
Produzenten Biologie – Das Wichtigste
- Produzenten sind Erzeuger, die sich selbst versorgen können (autotrophe Organismen). Dazu benötigen sie lediglich anorganische Nährmineralien, Wasser, eine Energiequelle (z. B. Sonnenlicht) und eine Kohlenstoffquelle (z. B. Kohlenstoffdioxid).
- Produzenten bilden den Anfang der Nahrungskette in allen Ökosystemen.
- Die charakteristischen Vertreter der Produzenten sind grüne Pflanzen und Algen. Sie produzieren ihre Biomasse auf der Basis der Fotosynthesereaktion.
- Produzentengemeinschaften bilden durch ihre struktur-, schutz-, und nahrungsgebenden Eigenschaften häufig eigene Biotope in Ökosystemen aus (z. B. Korallenriffe im Ozean)
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