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Nahrungskette und Nahrungsnetz
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Einführung

Abb. 1: Manchmal braucht man auch Urlaub von
den Pflichten der Nahrungskette
den Pflichten der Nahrungskette
Trophische Strukturen
Trophische Strukturen - das klingt nach einem sehr komplizierten, abstrakten Begriff. Eigentlich lässt er sich aber leicht erklären. Trophie kommt vom altgriechischen trophe, was so viel wie Ernährung bedeutet. Trophische Strukturen sind also Nahrungsbeziehungen zwischen den unterschiedlichen Organismen in einem Ökosystem. Dabei definiert man einzelne trophische Ebenen, die eine Stufe in diesem Nahrungssystem beschreiben. Man kann z.B. in einem Wald die Pflanzen, die dort wachsen und den Rehen als Nahrung dienen, als unterste trophische Ebene bezeichnen. Die Rehe, die diese Pflanzen fressen, sind die nächste trophische Ebene und die Wölfe, die wiederum die Rehe fressen, wiederum die nächst höhere Ebene. Trophische Strukturen hängen also eng mit der Klassifizierung von Lebewesen in Produzenten, Konsumenten und Destruenten zusammen. Mehr dazu kannst du in unserem Skript über Produzenten, Konsumenten und Destruenten nachlesen.Nahrungskette oder Nahrungsnetz?
Solange wir dieses Beispiel betrachten, bleibt unsere Nahrungskette sehr einfach. Der autotrophe Organismus betreibt Photosynthese, der Herbivor (Pflanzenfresser) frisst diese Pflanze und wird anschließend vom Carnivor (Fleischfresser) gefressen. Problematisch wird es, sobald ein Omnivor (Allesfresser) die Bühne betritt. Typische Omnivoren sind Ratten oder Wildschweine. Diese kümmern sich nicht um unsere sauber aufgestellte Nahrungskette. Sie ernähren sich von allem, was ihnen in die Quere kommt. Es ist ihnen egal, ob es pflanzlicher oder tierischer Natur ist.
Abb. 2: Schweinerei, solche Tiere machen unsere
Nahrungskette kompliziert.
Nahrungskette kompliziert.
Besondere Aspekte der Nahrungskette
Nachdem wir nun das Prinzip der Nahrungskette bzw. des Nahrungsnetzes geklärt haben, wollen wir ein bisschen mehr ins Detail gehen. Kann eine Nahrungskette endlos lang sein? Gibt es einzelne Glieder in der Kette, die wichtiger sind als andere?Grenzen der Nahrungskette
Die Energiehypothese
Wenn wir einen Tag lang viel essen und trinken, dann passiert es früher oder später, dass wir auf die Toilette müssen. Wir können nicht die komplette Nahrung in Energie umwandeln. Teilweise fehlt uns einfach die Kapazität, um die Nährstoffe aufzunehmen, oder viel simpler: Wir können die Nahrung nicht verdauen.
Gräser enthalten wie alle Pflanzen große Mengen an Glucose, also auch viel potentiell nutzbare Energie. Doch egal wie viel Gras wir essen, wir können die Energie nicht aufnehmen, weil wir das Gras nicht verdauen können.
Dieser kleine Exkurs dient dazu, zu zeigen, dass beim Übergang von einer trophischen Ebene in die nächste Ebene Energie verloren geht. Man rechnet grob damit, dass nur $10\,\%$ der Energie beim Übergang in die nächste trophische Ebene wirklich zugänglich gemacht wird. Ein großer Teil der Energie geht also beim Fressen verloren. Betrachtet man die ankommende Energie in Abhängigkeit von der throphischen Ebene, dann sieht das Schaubild aus wie eine Pyramide, weshalb man hier auch von der Energiepyramide spricht.
Eine Nahrungskette benötigt also größere Mengen an Energie, je mehr trophische Strukturen sie enthält. Besteht sie aus drei Ebenen, dann kommt noch $1\,\%$ der Energie der Produzenten auf der höchsten Ebene an. Die Lebewesen auf der dritten Ebene haben also eine vergleichsweise niedrige Menge Energie zur Verfügung.
Gehen wir noch höher, dann haben die Lebewesen dort noch viel weniger Energie zur Verfügung. Nur ein gut versorgtes Ökosystem kann sich also hohe Trophieebenen leisten. Wird die Energie knapp, dann sterben üblicherweise die am höchsten stehenden Lebewesen zuerst aus.

Abb. 3: Je höher man steigt, desto weniger
Energie steht den Lebewesen zur Verfügung
Energie steht den Lebewesen zur Verfügung
Die dynamische Stabilität

Abb. 4: Den Fuchs trifft es hart, wenn den Kaninchen oder
den Pflanzen etwas zustößt. Du Armer, was sagst du nun?
den Pflanzen etwas zustößt. Du Armer, was sagst du nun?

den Pflanzen entwas zustößt. Du Armer, was sagst du nun?
Schlüsselarten
Als Schlüsselarten bezeichnet man die Organismen, die einen großen Einfluss auf die Lebensgemeinschaft ausüben. Man unterscheidet hierbei zwischen verschiedenen Schlüsselarten.Dominante Arten
Eine dominante Art kommt in großer Anzahl in ihrem Lebensraum vor. Durch ihr häufiges Vorkommen und den großen Anteil an den Ressourcen, welche sie verbrauchen, tragen sie maßgeblich zum Landschaftsbild ihres Lebensraums bei.
Die Gründe, weshalb eine Art dominant ist, kann unterschiedliche Faktoren umfassen und ist noch nicht komplett geklärt. Eventuell liegt es an der großen Konkurrenzfähigkeit der Art, welche es ihr erlaubt die örtlichen Ressourcen besser zu nutzen als andere Arten. Manche vermuten hingegen den Grund in der Fähigkeit der Art, natürliche Feinde oder Krankheiten zu widerstehen.
Deshalb haben vom Menschen eingeschleppte Arten oft einen großen Einfluss auf ihren neuen Lebensraum. Ihre natürlichen Feinde sind plötzlich nicht mehr vorhanden und vielleicht verfügen sie über besondere Wege Ressourcen zu nutzen, die in ihrer alten Heimat notwendig waren, in ihrem neuen Lebensraum aber nicht.
Schlusssteinarten

Abb. 5: Der Otter: Ein Schlussstein aber kein Schlusslicht.

Ökosystemingenieure
Die bisher betrachteten Arten üben ihren Einfluss über den Weg der Ernährung aus. Manche Arten beeinflussen ihren Lebensraum aber auf anderem Weg. Solche Arten sind die Ökosystemingenieure. Sie verändern das Landschaftsbild maßgeblich.
Ein Beispiel dafür kommt einem schnell in den Sinn: Der Biber. Er fällt Bäume und baut Staudämme und beeinflusst damit seine Umwelt sehr stark.
Wer beeinflusst hier wen?
In der Natur herrscht immer ein Geben und Nehmen. Beeinflusst man eine Art, dann beeinflusst man damit auch die anderen Arten. Das Ausmaß dieser Beeinflussung kann jedoch stark variieren. Vielleicht stört es Art A wenig, wenn Art B abnimmt, umgekehrt jedoch hat eine Abnahme von Art A einen riesigen Einfluss auf Art B. Betrachtet man nur zwei Arten, dann kann man diese Beeinflussung charakterisieren.Bottom-up-Kontrolle
Betrachtet man Pflanzen und die dazugehörigen Herbivoren und vermindert man die Menge an Pflanzen, dann kann es dazu kommen, dass viele der Herbivoren aussterben. Wenn man hingegen die Anzahl an Herbivoren vermindert, dann kann es kaum Einfluss auf die Pflanzen haben.
Diese Art der Kontrolle bezeichnet man als Bottom-up-Kontrolle. Dabei bezieht man sich auf die unterschiedlichen trophischen Ebenen. Die Pflanzen stehen als Produzenten eine Ebene unter den Herbivoren. Deshalb reguliert die Pflanze von unten den Bestand der Herbivoren über ihnen.
Top-down-Kontrolle
Genau umgekehrt kann es sich verhalten, wenn wir Fleischfresser und ihre Beute betrachten. Eine Erhöhung der Fleischfresser hätte hier zur Folge, dass weniger Beutetiere vorhanden sind. Würde man hingegen die Anzahl an Beutetieren verringern, dann hätte das weniger Auswirkung auf die Fleischfresser, wenn das Raubtier noch andere Beutetiere besitzt.
Da das Raubtier auf einer höheren Trophieebene steht als seine Beute, spricht man hier von einer Kontrolle von oben, also einer Top-down-Kontrolle.
Beispiele
Wie funktioniert das mit Kontrolle?

Abb. 6: Beispiel der Kontrollen in einem See: Nährstoffe,
Algen, Fische und Raubfische.
Algen, Fische und Raubfische.
- Nährstoffe: Wir können einfach den See düngen. Betrachten wir nun aber unsere Abbildung, dann erkennen wir, dass das Düngen mit Nährstoffen den Algenbestand nicht maßgeblich verändern wird, da die Nährstoffe von den Algen und nicht anders herum kontrolliert werden.
- Raubfische: Erhöhen wir die Anzahl an Raubfischen in unserem See hat das mehrere Auswirkungen. Die Anzahl an herbivoren Fischen wird aufgrund der Top-down-Kontrolle verringert. Dadurch erhöht sich der Algenbestand, was wiederum zu einer Abnahme der Nährstoffmenge führt. Wir hätten also unser Ziel erreicht.
Wie sieht ein Nahrungsnetz aus?

Abb. 7: Beispiel eines Nahrungsnetzes einer Wiese

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