Einführung in die Ökologie

Einführung in die Ökologie

• Die Ökologie als Lehre vom Naturhaushalt wurde vor etwa 100 Jahren von Ernst Haeckel geprägt.
• Definiert als Teilgebiet der Biologie, untersucht die Ökologie die Beziehungen zwischen Lebewesen und ihrer abiotischen Umwelt.

Ökologische Ebenen

• Autökologie: Betrachtung des Individuums im Mittelpunkt.
• Synökologie: Betrachtet Wechselwirkungen von Lebensgemeinschaften, z. B. Pflanzen und Tieren, mit ihrer Umwelt.
• Populationsökologie: Analyse der Wechselwirkung einer Gruppe oder Population mit ihrer Umwelt.

Grundbegriffe der Ökologie

• Biosphäre: Die Gesamtheit aller Ökosysteme der Erde.
• Ökosystem: Besteht aus einem Lebensraum und einer Lebensgemeinschaft.
• Landökosysteme: Terrestrische Ökosysteme.
• Wasserökosysteme: Aquatische Ökosysteme.
• Biotop: Ein abgegrenzter Lebensraum.
• Biozönose: Eine Lebensgemeinschaft.
• Abiotische Umweltfaktoren: Licht, Temperatur, Bodenbeschaffenheit.
• Biotische Umweltfaktoren: Konkurrenz, Fortpflanzungsbeziehungen, Nahrungsbeziehungen.

Definition Population

• Eine Population ist eine Gruppe von Individuen der gleichen Art, die zur gleichen Zeit im gleichen Areal vorkommen.

Toleranzbereich von Individuen

• Der Toleranzbereich beschreibt die Fähigkeit eines Organismus, Schwankungen von abiotischen Faktoren zu ertragen.
• Zeigerarten: Haben eine geringe Toleranz gegenüber einem abiotischen (unbelebten) Umweltfaktor.
• Der Toleranzbereich ist der Bereich, in dem ein Lebewesen existieren kann.
• Die Toleranzkurve stellt die konkrete Intensität der Lebensvorgänge dar.
• Das Minimum ist die Grenze, unterhalb derer ein Organismus nicht mehr überleben kann.
• Das Maximum ist die Grenze, oberhalb derer ein Leben nicht mehr möglich ist.
• Das Optimum ist der Bereich, in dem die Lebensprozesse am besten ablaufen.

Ökologische Potenz und Präferendum

• Die ökologische Potenz bezieht sich auf den Bereich eines abiotischen Faktors, in dem sich eine Art entwickeln und fortpflanzen kann (mit Konkurrenz).
• Physikalische Potenz: Bereich eines abiotischen Faktors, in dem sich eine Art ohne Konkurrenz entwickeln und fortpflanzen kann.
• Präferendum: Ist der bevorzugte Bereich für eine Art.
• Stenöke Organismen: Haben einen kleinen Toleranzbereich.
• Euryöke Organismen: Haben einen großen Toleranzbereich.
• Reaktionsnorm: Beschreibt die Fähigkeit von Organismen, Schwankungen der Umweltfaktoren innerhalb bestimmter Grenzen zu ertragen.

Einfluss der Temperatur auf Tiere (Abiotische Faktoren)

• Wechselwarme/poikilotherme/endotherme Tiere: Ihre Körpertemperatur entspricht der Umgebungstemperatur.
• Wechselwarme/poikilotherme/endotherme Tiere: Benötigen wenig Energie, daher ist wenig Nahrungsaufnahme erforderlich.
• Wechselwarme/poikilotherme/endotherme Tiere: Sind stenöke Organismen (breiter Tolerenzbereich)
• Wechselwarme/poikilotherme/endotherme Tiere: Z.B. Reptilien, Wirbellose, Fische, Amphibien
• Gleichwarme/homoiotherme/ektotherme Tiere: Ihre Körpertemperatur ist weitgehend unabhängig von der Außentemperatur.
• Gleichwarme/homoiotherme/ektotherme Tiere: Hoher Energie- und Nahrungsbedarf.
• Gleichwarme/homoiotherme/ektotherme Tiere: Sind euryöke Organismen (kleiner Toleranzbereich).
• Gleichwarme/homoiotherme/ektotherme Tiere: Z.B. Säugetiere, Vögel.

Überwinterungsstrategien

• Zug in Überwinterungsgebiete, Winterruhe, Winterschlaf und isolierendes Fell, Federkleid, Speckschicht sind Überwinterungsstrategien
• Bergmannsche Regel: Individuen einer Art oder nah verwandter Arten sind in kälteren Gebieten größer als in wärmeren Regionen.
• Tiere in kalten Regionen haben im Verhältnis zum Volumen eine geringere Körperoberfläche, wodurch der Wärmeverlust geringer ist.
• Kleinere Tiere kühlen schneller aus als größere.
• Um die Temperatur zu halten, ist pro Gewichtseinheit mehr Energie notwendig
• Pinguine, Bären, Wölfe und Rehe folgen der Bergmannschen Regel.
• Allensche Regel: Körperanhänge (Ohren, Schwänze, Extremitäten) sind in kalten Gebieten kürzer bzw. kleiner als bei Arten in wärmeren Gebieten.
• Eine relativ große Körperoberfläche im Vergleich zum Volumen führt zum leichten Abkühlen des Körpers, daher sind Körperanhänge zur Wärmeregulation wichtig.

Einfluss des Lichts auf Pflanzen

• Lichtpflanzen: Gedeihen optimal bei voller Beleuchtung und kommen auf Wiesen, Feldern, Steppen, Wüsten und Wegrändern vor.
• Beispiele für Lichtpflanzen: Kamille, Rot-Klee, Buchen und alle Kulturpflanzen.
• Lichtpflanzen zeichnen sich durch viele Chloroplasten aus.
• Lichtpflanzen haben ein stark ausgeprägtes, mehrschichtiges Palisaden- und Schwammgewebe, große Interzellularräume, eingestülpte Spaltöffnungen und eine dickere Cuticula.
• Lichtpflanzen sind im Äußeren kleiner, dicker und haben dunklere Farben.
• Schattenpflanzen: Gedeihen optimal bei geringer Beleuchtung (sogar 5 %) und vertragen keine volle Beleuchtung.
• Schattenpflanzen: Kommen in dichten Wäldern (Strauch- und Krautschicht) und Hecken vor.
• Schattenpflanzen sind z.B. Waldsauerklee oder Maiglöckchen
• Schattenpflanzen: Haben wenig Chloroplasten, ein leicht ausgeprägtes, einschichtiges Palisaden- und Schwammgewebe, kleine Interzellularräume, keine eingestülpten Spaltöffnungen und eine dünne Cuticula. Schattenpflanzen habe dünnere Schichten, größere Blattspreite und hellere Farben auf.

Photoperiodischer Einfluss

• Bei vielen Pflanzen hängt die Blütenbildung von der täglichen Belichtungsdauer ab, was als photoperiodischer Einfluss bezeichnet wird.
• Langtagpflanzen: Blühen nur, wenn sie für einige Tage einer Belichtungsdauer von mehr als 12 Stunden ausgesetzt sind.
• Langtagpflanzen: Blühen in der generativen Phase und wachsen in der vegetativen Phase (z.B. Roggen, Hafer, Salat, Radieschen, Möhren, Weizen).
• Kurztagpflanzen: Benötigen zur Blühinduktion eine Belichtungsdauer von weniger als 10-12 Stunden.
• Kurztagpflanzen: Z. B. tropische und subtropische Arten (Mais, Hirse, Reis, Soja, Astern, Kartoffeln).
• Tagneutrale Pflanzen: Haben keine Beziehung zwischen täglicher Belichtungsdauer und dem Übergang von der vegetativen zur reproduktiven (generativen) Phase (z.B. Rispengras, Sonnenblume, Hirtentäschel).

Einfluss des Lichts auf Tiere

• Licht dient als biochemischer Auslöser für Stoffwechselprozesse (z.B. Vogeluhr, Saisondimorphismus).
• Tagaktive Tiere (Singvögel) und nachtaktive Tiere (Eule) werden durch Licht beeinflusst.
• Das Aufsuchen der Winterquartiere wird durch Licht beeinflusst.
• Zugvögel zeigen Zugunruhe (Storch, Kiebitz).
• Orientierung (Honigbiene, Ameise.)

Einfluss des Wassers auf Tiere

• Zum aktiven Leben benötigen alle Organismen eine ausreichende Menge Wasser.
• Feuchtlufttiere haben einen geringen Verdunstungsschutz, leben in feuchter Luft oder dürfen sich nur kurzfristig vom Wasser entfernen (z.B. Frosch).
• Trockenlufttiere sind durch geringen Wasserbedarf an Wassermangel angepasst (z.B. Säugetiere, Vögel, Kriechtiere, Insekten).
• Trockenlufttiere haben verschiedenen Wegen sich vor Verdunstung zu schützen: Chitinpanzer, Kalkgehäuse mit organischer Haut, stoffwechselphysiologische Einrichtungen und Ausweichern in unterirdische Bereiche.
• Wüstenbewohnende können sich in der Trockenzeit keinen Wasserverlust durch Kühlung leisten.
• Kleinere Wüstentiere weichen in unterirdische Bereiche aus.
• Rückkondensation: Feuchte Nasenschleimhaut wird beim Einatmen abgekühlt, die Luft befeuchtet sich gleichzeitig und beim Ausatmen kondensiert der Großteil des Wassers, um den nächsten Atemzug zu befeuchten.

Osmoregulation bei Wassertieren

• Unter Osmoregulation versteht man die Regulation des osmotischen Drucks der Körperflüssigkeiten eines Organismus.
• Osmose: Konzentrationsausgleich zwischen zwei Stoffen durch eine semipermeable Membran (einseitig gerichtete Diffusion).
• Beschreibt Hypoton+ hyperton=Isoton.
• Süßwasserorganismen sind hyperton: Ihre Körperflüssigkeit hat einen höheren Gehalt an osmotisch wirksamen Stoffen als die Umgebung.
• Süßwasserorganismen nehmen ständig Wasser über die Körperoberfläche auf.
• Süßwasserorganismen haben einen höheren Anteil von Salzen im Körper als im Gewässer und scheiden überschüssiges Wasser in großen Mengen wieder aus.
• Süßwasserorganismen scheiden auch Salze aus, nehmen aber zusätzlich Na+Cl- über die Kiemen auf.
• Salzwasserorganismen sind hypoosmotisch: Sie verlieren ständig Wasser an ihre Umgebung entsprechend dem osmotischen Gefälle.
• Salzwasserorganismen müssen zum Ausgleich Salzwasser aufnehmen und überschüssiges Salz unter Energieaufwand ausscheiden.
• Salzwasserorganismen geben ständig Wasser über die Körperoberfläche ab.
• Salzwasserorganismen haben einen niedrigeren Salzgehalt im Körper als im Wasser, kompensieren den Flüssigkeitsverlust durchs Trinken, scheiden wenig Harn aus und scheiden Salze über Kiemen aus.
• Isoosmotische Organismen: Kommen ohne Osmoregulation aus, da die Konzentration der gelösten Stoffe in der Körperflüssigkeit der Umgebung entspricht (z. B. Protozoen, Wirbellose).

Wasserhaushalt der Pflanzen

• Wechselfeuchte/poikilohydre Pflanzen: Der Wassergehalt hängt vom Feuchtigkeitsgehalt der Umwelt ab (z. B. Flechten, Moose, Algen).
• Wechselfeuchte/poikilohydre Pflanzen: Besitzen keine Einrichtung zur Regulation der Wasseraufnahme oder -abgabe.
• Wechselfeuchte/poikilohydre Pflanzen: Haben keine großen Zentralvakuolen, überdauern Zeiten des Wassermangels inaktiv und sind trockenresistent.
• Eigenfeuchte/homoiohydre Pflanzen: Meist Pflanzen des Festlandes (Sprossenpflanzen).
• Eigenfeuchte/homoiohydre Pflanzen: Besondere Einrichtung zur Regulation der Wasserabgabe mit großer Zentralvakuole als Wasserreservoir und Cuticula als Verdunstungsschutz.
• Hydrophyten: Wasserpflanzen mit schwacher Verwurzelung.
• Hydrophyten: Sprossachsen aus speziellem luftdurchlässigen Gewebe sowie Blätter zur Nährstoffaufnahme.
• Hydrophyten: Haben eine dünne Cuticula und kleine Spaltöffnungen..
• Hydrophyten: Viel Interzellulärraum
• Beispiele: Seerose, Tausendblatt, Wasserpest, Hornblatt.
• Hygrophyten: Feuchtpflanzen dünne Blätter, flache Wurzeln und viel Interzellularraum.

Pflanzenarten und ihre Anpassungen

• Hygrophyten haben kleine Spaltöffnungen und wenig großes Palisaden- und Schwammgewebe (z.B Sumpfdotterblume, Rohrkolben).
• Mesophyten: Mittelfeuchtpflanzen mit tiefem, ausgeprägtem Wurzelwerk und massiver Rinde.
• Mesophyten: Spaltöffnungen auf der Unterseite, harter, wasserundurchlässiger Cuticula und wenig großem Palisadengewebe (z.B. Fichte, Löwenzahn, Buche).
• Xerophyten: Trockenpflanzen mit tiefen Wurzeln und kleinen Blättern.
• Xerophyten: Wenig Interzellularraum, viel Palisadengewebe, große Spaltöffnungen und eine dicke Cuticula (z.B. Mauerpfeffer, Heidekraut, Natterkopf).

Biotische Umweltfaktoren

• Intraspezifische Beziehungen: Wechselwirkungen zwischen Individuen derselben Art.
• Interspezifische Beziehungen: Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten.
• Konkurrenzausschlussprinzip: Arten mit gleichen ökologischen Ansprüchen schließen sich im selben Lebensraum weitestgehend aus.
• Konkurrenzvermeidung: Arten mit eigentlich gleicher Ressource zum Überleben weichen auf eine alternative Ressource aus.
• Räuber-Beute-Beziehungen: Die Anzahl von Räubern und Beute ändert sich zeitlich.
• Tarnfärbung: Optisch an die Umgebung angepasst (nicht dauerhaft).
• Mimese (Nachahmungstracht): Ahmt Form und Farbe der Umgebung nach (dauerhaft).
• Warn-/Schrecktracht: Auffällige Färbung giftiger, ungenießbarer oder wehrhafter Tiere.
• Mimikry: Nachahmung von Warnsignalen.

Symbiose

• Symbiose: Wechselbeziehungen zwischen zwei artverschiedenen Organismen, die für beide vorteilhaft oder neutral sind.
• Allianz: Gelegentliche Symbiose
• Mutualismus: Länger andauernde Symbiose
• Eusymbiose: Notwendige Symbiose
• Kommensalismus: Nur ein Partner hat einen Vorteil.
• Neutralismus: Keine Vor- oder Nachteile für beide Partner.
• Endosymbiose: Wirt nimmt Parasit im Körper auf = Lebenslange Beziehung
• Ektosymbiose: Partner körperlich getrennt = Kurzzeitige Beziehung.
• Beispiele: Madenhacker und Nashorn (Putzsymbiose), Clownfisch und Anemone, Mykorrhiza.

Parasitismus

• Parasitismus ist das Zusammenleben von artverschiedenen Organismen, bei der ein Organismus einseitigen Nutzen für den Parasiten bringt.
• Vollparasiten: Sind vollständig auf ihren Wirt angewiesen.
• Halbparasiten: Sind teilweise auf ihren Wirt angewiesen.
• Mikroparasiten: Winzige Parasiten
• Makroparasiten: Mehrzellige, Größere Parasiten
• Endoparasiten: Leben innerhalb des Wirts.
• Ektoparasiten: Leben außerhalb des Wirtskörpers. Wirtspezifität bedeutet auf einen Wirt spezialisiert.
• Wirtswechsel: Nicht wirtsspezifisch.
• Beispiele: Bandwurm, Mücke, Zecke.

Neobiota

• Neobiota sind Arten, die sich in einem ihnen nicht heimischen Gebiet angesiedelt haben.
• Neophyten: Pflanzen (z.B. Drüsiges Springkraut)
• Neozoen: Tiere (z.B. Waschbär)
• Neomyceten: Pilze (z.B. Mehltau)
• Die "10er-Regel" besagt, dass von den Neobiota 10 % in der neuen Umgebung überleben, 1 % sich vermehren und 0,1 % invasiv sind.

Populationsökologie

• Die Populationsökologie befasst sich mit artgleichen Lebewesen eines Lebensraumes, die eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden.
• Die Größe der Population wird durch die Anzahl der Individuen festgelegt, die Dichte durch die Anzahl pro Flächeninhalt.
• Im intakten Ökosystem stellt sich für jede Organismenart eine bestimmte Populationsdichte ein.
• Das Wachstum erfolgt zunächst kontinuierlich, wobei die Zahl der Tochterindividuen exponentiell steigt.
• Exponentielles Wachstum ist nicht dauerhaft möglich.
• Mit zunehmender Dichte verstärken sich die Faktoren, die der Zunahme entgegenstehen.
• Die Gesamtheit aller wachstumsbegrenzenden Faktoren bestimmt die Kapazität des Ökosystems.
• Das Populationswachstum, das einen Sättigungswert erreicht hat, bezeichnet man als logistisches Wachstum.

Regulation von Populationsgrößen

• Die Individuenanzahl von Beute und Räuber schwankt auch bei konstanten Bedingungen periodisch.
• Trotz der Schwankungen bleiben die Durchschnittsgrößen der Population langfristig konstant.
• Wenn die Anzahl an Räubern und Beute gleichermaßen proportional gemindert wird, erholt sich die Beutepopulation schneller als die der Räuber.
• Beute (r-Strategen): Besiedeln sehr schnell einen Lebensraum.
• Beute (r-Strategen): Haben eine extrem hohe Vermehrungsrate, können in kürzester Zeit freien Lebensraum besiedeln und haben kurze Generations- und Lebensdauer.
• Räuber (k-Strategen): Setzen auf Sicherheit und haben geringe Vermehrungsraten, sind jedoch langlebig und investieren viel in Nachkommen.

Dichte(un-)abhängige Faktoren

• Dichteabhängige Faktoren: Sind von der Populationsdichte abhängig (meist biotische Faktoren wie intraspezifische Konkurrenz, Fressfeinde, ansteckende Krankheiten).
• Dichteunabhängige Faktoren: Sind nicht von der Populationsdichte abhängig (meist abiotische Faktoren wie Wetter, interspezifische Konkurrenz, unspezifische Fressfeinde).

Ökologische Nische

• Die ökologische Nische bezeichnet die Gesamtheit aller abiotischen Umweltfaktoren, die für die Existenz einer bestimmten Art wichtig sind.
• Nahe verwandte Arten leben in verschiedenen Biotopen.
• Arten leben im gleichen Biotop, nutzen diesen aber unterschiedlich. Hauptaktivität wird auf unterschiedliche Zeiten verlegt.
• Einnischung bezüglich der Nahrung: Verwandte Raubtiere fressen aufgrund Größe andere Beute.
• Es wird auch der Ort der Nahrungssuche und es kommt zur Spezialisierung von Parasiten.
• Einnischung: Findet auch bezüglich O2-Versorgung, Temperatur und Fortpflanzung statt.

Ökosystem Wald

• Das Ökosystem ist das von Populationen von Lebewesen und deren anorganischer Umwelt gebildete Wirkungsgefüge, das offen und mit der Fähigkeit zur Selbstregulation ausgestattet ist.
• Selbstregulation: Fähigkeit von Ökosystem ihr Fließgleichgewicht aufrecht zu erhalten und bei Störungen es wieder herzustellen
• Offen: Stoffe und Energie dringen ins Ökosystem ein, zirkulieren zwischen den Systemeinheiten und verlassen es wieder
• Dynamisch: Ständige Veränderungen von inneren und äußeren Einflüssen
• Die Struktur in einem Wald wird in Baumschicht, Strauchschicht, Krautschicht (Moosschicht) und Bodenschicht unterteilt
• (3 Ebenen)

Nahrungsketten und Energiefluss

• Die als Nettoprimärproduktion verbleibende Biomasse und die darin enthaltende Energie wird durch das ständige Fressen und Gefressenwerden über verschiedene Konsumentenebenen weitergegeben.
• Man nennt diese Beziehung Nahrunskette und den dazugehörigen Energiefluss

Trophieebenen

• Produzenten (Pflanzen) bilden die erste Trophienebene (z.B. Gras).
• Primärkonsumenten/Konsumenten 1. Ordnung (Pflanzenfresser) bilden die zweite Trophienebene (z.B. Hase).
• Sekundärkonsumenten/K. 2. Ordnung (Fleischfresser) bilden die dritte Trophienebene (z.B. Fuchs), gefolgt von Endkonsumenten/Spitzenprädatoren.
• Der Energiefluss bezeichnet den Prozess, bei dem Energie weitergegeben und verbraucht wird.
• Energieinfall durch Sonnenlicht, Produzenten stellen durch Photosynthese organische Materialien her, Energiespeicherung in Kohlenhydraten, Aufnahme durch Primärkonsumenten und Weitergabe an Fressfeinde. Destruenten nehmen durch organische Abfallstoffe Energie auf.
• Von der aufgenommenen Energie werden 90 % nicht von Lebewesen zu Lebewesen weitergegeben, daher muss Energie immer wieder von außen ins Ökosystem eingeführt werden.
• Bei jeder Trophieebene kommt es zu einem Energieverlust.

Mischwald vs Monokulturen

• Mischwälder bieten höhere Biodiversität, Resilienz gegenüber Schädlingen und Krankheiten, bessere Anpassung an den Klimawandel, Bodenverbesserung und -schutz sowie erhöhte Wasserrückhaltung.
• Der Vorteil von Mischwäldern liegt in ihren ästhetischen und Freizeitwerten; nachteilig sind die komplexe Bewirtschaftung, langsamere Holzernte, kostenintensive Pflege, geringere Holzerträge (kurzfristig) und unvorhersehbare Naturereignisse.
• Monokulturen ermöglichen eine effiziente Nutzung von Ressourcen, einfache Verwaltung, hohe Erträge, konsistente Qualität und wirtschaftliche Vorteile; nachteilig sind die Anfälligkeit für Schädlinge und Krankheiten, Bodenerosion, Nährstoffverarmung, Abhängigkeit von Chemikalien und der Verlust der Biodiversität.

Schädlingsbekämpfung

• Die chemische Schädlingsbekämpfung zeichnet sich durch lange Abbauzeiten, Anreicherung in den Nahrungsketten, Speicherung und kann schädlich sein.
• Die Biologische Schädlingsbekämpfung setzt dagegen auf die Hege, Begünstigung oder das Ausbringen von Pflanzen und Tieren, die als natürliche Gegenspieler Schädlinge und durch sie verursachte Krankheiten bekämpfen helfen.
• Der Integrierte Pflanzenschutz umfasst richtige Bodenbearbeitung, Düngung, günstige Saat- und Pflanztermine, Auswahl resistenter Sorten, Einsatz biologischer Schädlingsbekämpfungsmaßnahmen und Anwendung von selektiv wirkenden, leicht abbaubaren Pestiziden.

Produktivität und Sukzession

• Sukzession ist die natürliche Rückkehr von Pflanzen, Tieren und Pilzen nach einer Störung durch vorherrschenden Umweltfaktoren.
• Primärsukzession: In einer Biozönose gleichen sich im neuen Ökosystem Veränderungen durch neu ordnende Organismengemeinschaften aus.
• Von Primärsukzession spricht man wenn es zu einer Erstbesiedlung kommt (Gebirgsrohböden, kahle Sandflächen, Besiedlung von erstarrter Lava).
• Sekundärsukzession ist die Besiedlung oder Sukzessionsstadien auf Flächen, die durch natürliche Katastrophen oder durch menschliche Eingriffe entstanden sind, aber nicht völlig vegetationsfrei sind (z.B. Windbruch, Kahlschlag, Schneebruch, Waldbrände).

Kohlenstoffkreislauf

• Der Kohlenstoffkreislauf ist ein Stoffkreislauf, in dem kohlenstoffhaltige Verbindungen (meist CO2) unter den Sphären der Erde (Atmosphäre, Lithosphäre, Pedosphäre, Biosphäre) ausgetauscht werden.
• Schritt 1: Pflanzen nehmen CO2 aus ihrer Umwelt auf (Assimilation) und produzieren mittels Photosynthese Glucose und O2.
• Schritt 2: Aerobe Lebewesen geben aufgrund der Zellatmung CO2 an die Atmosphäre durch Atmung ab.
• Schritt 2: org. Kohlenstoff-Verbindungen wie Glucose + Sauerstoff werden benötigt
• Schritt 3: Ausscheidung von kohlenstoffhaltigen Verbindungen. Destruenten leben von diesen und können sie unter Energieaufwand zerlegen und abbauen.
• Schritt 4: Wenn kohlenstoffhaltige Verbindungen ins Wasser gelangen, können Fotosynthese betreibende Organismen diese aufnehmen
• Schritt 4: Tiere fressen diese Organismen, atmen CO2 aus, und scheiden kohlenstoffhaltige Verbindungen wieder aus. Was nicht von Destruenten verwertet wird, lagert sich als Sediment ab
• Schritt 5: CO2-Austausch zwischen Wasser und Land (z.B Überschwemmungen)
• Schritt 6: CO2 kann sich als Gas in Wasser lösen oder über Kohlensäure können Carbonat-lonen gebildet werden. Es kann durch Calcium-lonen zu Kalk entstehen -> und zu einem Teil der Sedimente werden.
• Schritt 7: Wenn Sedimente nicht von Organismen abgebaut wird, entsteht Erdgas und Erdöl. Aus verrotteten Wäldern entsteht Kohle.
• Durch Verbrennung der fossilen Brennstoffe steigt CO2 in Atmosphäre aus. (es entstehen kleine Teile giftiges Kohlenmonooxid).

Stickstoffkreislauf

• Luft besteht zu 78% aus N2, Pflanzen jedoch benötigen N2 für Eiweißbindungen (Enzyme, Proteine) -> Bestandteile der Nucleinsäuren.
• N2 kann von Pflanzen nicht direkt aufgenommen werden, da N nur unter hohem Energieaufwand aufgebrochen werden kann
• Der Kreislauf beschreibt wie N2 in der Atmosphäre biochemisch umgewandelt wird
• Biotisch: Durch Stickstofffixierende Bakterien (Knöllchenbakterien= Rhizobien) im Boden/Wasser
• Diese leben auf Planzenwurzeln in Symbiose mit der Pflanze(liefern ihr N2 und erhalten im Gegenzug Nährstoffe)
• Durch N2-Fixierung entsteht Ammonium (NH4+) oder Ammoniak (NH3), diese kann von Pflanzen aufgenommen werden.
• Abiotisch: Z.B durch Verbrennung, Sonneneinstrahlung in der Atmosphäre wird N2 direkt zu Nitrit (NO2) oder Nitrat (NO3¯) umgewandelt.
• Nitrifikation von NH3 oder NH4+ wird zu NH2 und anschliessend zu NH3¯ umgewandelt (Voraussetzung: aerobe Bedingungen).
• Ammonifikation: Pflanzen werden von Tieren gefressen oder durch Destruenten zersetzt -> NH3 und NH4+ entstehen.
• Denitrifikation: Bakterien veratmen unter aeroben Bedingungen Nitrate um O2 zu gewinnen -> Freisetzung von elementaren N2 (& Wasser) zurück in die Atmosphäre.

Der Menscheliche Einfluss auf den N2 Kreislauf und Naturschutz

• Der Mensch trägt mit Nutztieren mehr N₂ in die Umwelt ein, als Pflanzen und Tiere zusammen aufnehmen können.
• Der Gülle- und Jaucheanfall enthält reaktiven N₂ in Form von Harnsäure, Ammonium und Ammoniak und wird auf Feldern und Wiesen als N₂-haltiger Dünger ausgebracht.
• Ständig sterben Arten aus➔ Rückgang der Biodiversität.
• Kategorie 0→ ausgestorbene oder verschollene Arten
• Kategorie 1 vom Aussterben bedrohte Arten
• Kategorie 2→ stark gefährdete Arten
• Kategorie 3 →regional niedrige Artbestände
• Kategorie 4 → räumlich und zahlenmäßig auf wenige Vorkommen beschränkt
• Arten/Naturschutz durch Bundesnaturschutzgesetz und über die Einrichtung von Nationalparks, Landschaftsschutzgebiete und Biosphärenreservate.