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Produzenten Biologie

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Produzenten Biologie

Produzenten nehmen 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.

Produzenten im Ökosystem

Unter dem Begriff der 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 im 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.

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.

Produzenten Biologie Photosynthese StudySmarter

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.

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.

Produzenten Biologie Stoffkreislauf StudySmarterAbbildung 1: Schematische Darstellung des allgemeinen Stoffkreislaufs

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.

Produzenten Biologie Nahrungspyramide StudySmarterAbbildung 2: Schematische Darstellung einer Nahrungspyramide

Beispiele für Produzenten

In der aufgeführten Tabelle findest du einige beispielhafte Ökosysteme und typische in ihnen lebende Produzenten.

ÖkosystemOrganismus
See
  • Einzellige Algen (Cyanobakterien)
  • Schilfrohr
  • Seerose
Meer
  • Einzellige Algen (Cyanobakterien)
  • Makroalgen
  • Seegras
Korallenriff
  • Korallen (eigentlich endosymbiontische Algen)
Mitteleuropäischer Wald
  • Laubbäume
  • Nadelbäume
  • Farne
  • Flechten (eigentlich endosymbiontische Algen)
Moor
  • Gräser
  • Moose
  • Farne
Savanne
  • Gräser
  • Dornengewächse
  • Affenbrotbäume
Wüste
  • Kakteen
  • Sukkulenten

Produzenten 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).
  • Sie 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)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Produzenten Biologie

Produzenten sind autotrophe (sich selbst ernährende) Organismen. Sie können eigene Biomasse aus anorganischen Stoffen (Wasser, Nährmineralien), einer Kohlenstoffquelle (z.B. Kohlenstoffdioxid) und einer Energiequelle (z.B. Sonnenlicht) eigene Biomasse aufbauen. Beispiele sind: 

  • grüne Pflanzen
  • Algen

 

Tiere gehören nicht zu den Produzenten, da sie fremde Biomasse aufnehmen und umwandeln müssen, um ihren Stoffwechsel zu betreiben. 

Produzenten, Konsumenten und Destruenten sind Trophieebenen (Ernährungsebenen) denen Organismen zugeordnet werden können. Sie werden dazu nach ihrer Funktion im Bezug auf Biomasse eingeteilt:

 

  • Produzenten bilden Biomasse aus Licht, anorganischen Stoffen, einer Kohlenstoffquelle und Wasser. (z.B. durch Fotosynthese).
  • Konsumenten wandeln fremde Biomasse um und erhöhen somit die Umsatzrate von organischer Materie. 
  • Destruenten bauen tote Biomasse zu Kohlenstoffdioxid und Nährmineralien ab. Diese stehen den Produzenten wieder zur Verfügung. 

Finales Produzenten Biologie Quiz

Frage

Warum entsteht eine Nahrungspyramide in Ökosystemen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Wärmeverlust durch biochemische Reaktionen auf jeder Trophieebene
  • Die Wärmenergie steht folgenden Trophieebenen nicht weiter zur Verfügung
  • Es muss dementsprechend mehr Biomasse aufgenommen werden um den selben Energiegehalt zu erhalten
Frage anzeigen

Frage

Wie unterscheiden sich Produzenten von Konsumenten?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Produzenten bilden eigene Biomasse aus anorganischen Verbindungen, einer Energiequelle (z.B. Sonnenlicht) und einer Kohlenstoffquelle
  • Konsumenten benötigen für den Energiegewinn fremde Biomasse die sie umwandeln können
Frage anzeigen

Frage

Wie unterscheiden sich Produzenten von Destruenten?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Produzenten bauen eigene Biomasse aus anorganischen Verbindungen, Wasser und Kohlenstoffdioxid auf (Fotosynthese)
  • Destruenten (Zersetzer) bauen tote organische Materie ab und setzen dabei anorganische Nährmineralien frei
Frage anzeigen

Frage

Welche Faktoren nehmen zur Spitze der Nahrungspyramide hin ab?

Antwort anzeigen

Antwort

Größe der Individuen

Frage anzeigen

Frage


Welche Stoffe benötigen Produzenten zum Aufbau eigener Biomasse?

Antwort anzeigen

Antwort

Sonnenlicht

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter einem autotrophen Organismus?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Autotrophe Organismen können sich selbst ernähren.
    • aus der Fotosynthesereaktion (photoautotroph)
    • aus der Energie chemischer Reaktionen (chemoautotroph)
Frage anzeigen

Frage

Wie heisst das Fotopigment der grünen Pflanzen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Chlorophyll
Frage anzeigen

Frage

Welchen "Nutzen" stellen Produzenten in Ökosystemen dar?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Biomasseproduktion
  • Sauerstoffproduktion
  • Schutz
  • Struktur
Frage anzeigen

Frage

Welche Eigenschaft haben Flechten und Korallen gemeinsam?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Es handelt sich um symbiontische Organismen. 
  • Die endosymbiontischen Algen können den gesamten Organismus über die Fotosynthesereaktion ernähren. 
Frage anzeigen

Frage

In welche energiereichen Stoffe wird Glukose im Organismus umgewandelt?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Aminosäuren
  • Fette
Frage anzeigen

Frage

Warum wird die Fotosynthesereaktion in eine Nettoproduktion und in eine Bruttoproduktion unterschieden?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Durch biochemische Reaktionen innerhalb des Organismus entsteht Wärmeenergie. 
  • Wärmeenergie kann vom Organismus nicht vollständig gehalten werden und entweicht. 
  • Diese Energie muss also aus der Gesamtleistung der Fotosynthese abgezogen werden. 
Frage anzeigen

Frage

Nenne jeweils einen beispielhaften Produzenten für Wald, See und Meer.

Antwort anzeigen

Antwort

z.B. 

  • Nadelbaum
  • Schilfrohr
  • Seegras
Frage anzeigen

Frage

Wie lautet die Formel zur Berechnung der Nettoproduktion der Fotosynthese?

Antwort anzeigen

Antwort

Nettoproduktion = Bruttoproduktion -  Wärmeenergie

Frage anzeigen
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