Ökosystem

Dieser Artikel erläutert die biologische Bedeutung des Begriffs, für seine Verwendung in der Psychologie siehe Ökosystemischer Ansatz nach Bronfenbrenner

Ein Korallenriff, wie hier an den Nordwestlichen Hawaii-Inseln, ist ein komplexes marines Ökosystem.

Ein Ökosystem (griech. oikos, „Haus, Haushalt“) ist ein System, das die Gesamtheit der Lebewesen (Biozönosen) und ihre unbelebte Umwelt, den Lebensraum (Biotop), in ihren Wechselbeziehungen umfasst. Die Grenzziehung zwischen verschiedenen Ökosystemen ist nicht allgemeingültig definiert und orientiert sich meist pragmatisch an einer erkennbaren Diskontinuität zu einem angrenzenden Lebensraum (Waldrand zwischen Waldökosystem und Wiesenökosystem, Seeufer oder Meeresküste, Inselküste als Grenze des Inselsystems). Welche Diskontinuitäten auf welcher Maßstabsebene zur Abgrenzung heran gezogen werden, variiert (notwendig) je nach analytischer Fragestellung. Kurz gefasst ist ein Ökosystem ein Wirkungsgefüge von Lebensgemeinschaft (Biozönose) und Lebensraum (Biotop).

Der Begriff wird sowohl abstrakt gebraucht (z.B. Ökosystem See, Ökosystem Mangrovenwald, etc.) als auch für konkrete Lebensräume (z.B. Ökosystem Bodensee, Ökosystem Ebersberger Forst).

Der Begriff Ökosystem wurde 1935 von dem britischen Biologen und Geobotaniker Arthur George Tansley als teilweise Beobachter-konstruiertes, gedankliches Isolate (mental isolate) in die Ökologie eingeführt.

Umgangssprachlich wird auch von dem Ökosystem gesprochen, womit die Gesamtheit aller Ökosysteme und ihren Wechselwirkungen der gesamten Erde gemeint ist (Biosphäre).

Inhaltsverzeichnis

1 Beschreibung
2 Funktionsprinzipien von Ökosystemen
3 Entwicklung von Ökosystemen
- 3.1 Mosaik-Zyklus-Konzept
4 Einteilung von Ökosystemen
5 Übersicht über die Ökosysteme (Ökotope)
6 Gefährdung von Ökosystemen und Kommentar
7 Siehe auch
8 Weblinks

Beschreibung

Zur Beschreibung der Eigenschaften von Ökosystemen werden oft folgende Begriffe eingesetzt:

offen: Ökosysteme sind offene Systeme, die hochwertige Energie und Materie aufnehmen sowie Entropie und umgewandelte Materie abgeben,
dynamisch: Ökosysteme entwickeln sich durch äußere und innere Einflüsse,
komplex: Ökosysteme haben unterschiedlichste Elemente und Strukturen; diese sind durch ein Netzwerk ökologischer Wirkungs- und Wechselwirkungsbeziehungen miteinander verbunden.

In einem Ökosystem laufen unterschiedliche Interaktionen zwischen den Lebewesen untereinander und den abiotischen Standortfaktoren im Geotop ab. Biotische und abiotische Bestandteile beeinflussen sich gegenseitig (Wechselwirkungen) und verändern sich durch Sukzession und Evolution.

Funktionsprinzipien von Ökosystemen

Die Lebewesen der Biozönose beeinflussen den Stoffkreislauf und werden beeinflusst durch die abiotischen Faktoren (Standortfaktoren). Die Organismen können grob unterteilt werden nach ihrer trophischen Funktion im System als

Primärproduzenten, die organische Stoffe aus anorganischen Stoffen und Energie (Sonnenlicht, chemische Energie) aufbauen, dies sind in erster Linie Pflanzen und autotrophe Bakterien,
Konsumenten, die sich von den Produzenten oder anderen Konsumenten ernähren (insbesondere Tiere einschließlich des Menschen) und dabei Kohlenstoffdioxid und mehr oder weniger nahrhafte und energiereiche organische Substanz abgeben (Urin, Kot, Körperabrieb und Leichen).
Destruenten, welche die (meist abgestorbenen) Produzenten und Konsumenten sowie deren Ausscheidungen abbauen und zuletzt mineralisieren, also wieder in abiotische Stoffe zurückführen. Dies sind insbesondere Bakterien und Pilze, aber auch Bodenwürmer (z.B. Nematoden und Oligochaeten) und Protozoen.

Durch das Ökosystem ist ein Fluss von Substanzen (z. B. Wasser), ja auch von einzelnen Elementen (C, N, P, etc.) verfolgbar und bezifferbar und in Form von Stoffflussdiagrammen darstellbar. Gleiches gilt für den Energiefluss. Ein großer Teil der Substanz in einem Ökosystem bewegt sich in Kreisläufen. Allerdings hängt dies von der Art des Ökosystems ab. So ist der Kreislaufanteil in einem Wald hoch, insbesondere für die Elemente, die nicht am Austausch mit der Atmosphäre teilnehmen (wie O, H, C und z.T. N). Dagegen ist das Ökosystem eines Flusses entscheidend geprägt vom ständigen Substanzdurchsatz.

Ökosysteme beeinflussen sich gegenseitig durch Substanz- und Energiefluss über ihre Grenzen hinweg. Es wird versucht, die Grenzen eines Ökosystems dort festzulegen, wo der wechselseitige Übergang an Einflüssen ein Minimum zeigt. Relativ gut begrenzbar sind z.B. Seen. Dennoch ist der Einfluss des gesamten Einzugsgebietes im System zu berücksichtigen. Da sich in diesem Gebiet andere benennbare Ökosysteme befinden (Wälder, Weiden, Siedlungen, Fließgewässer), kann sich die theoretische "Grenze" des Ökosystems "See" mit diesen anderen Ökosystemen in dieser spezifizierten Sichtweise überschneiden.

Letztlich beeinflussen alle Ökosysteme der Biosphäre einander, oft durch abiotische Faktoren wie den globalen Luft- und Wasserkreislauf. Z.B. beeinflussen marine Ökosysteme durch ihren Stoff- und Energiehaushalt die Atmosphäre und damit auch terrestrische Ökosysteme. Ein Beispiel globaler Wechselbeziehungen sind die Zunahme des Treibhauseffekts und der dadurch verursachte Klimawandel.

Entwicklung von Ökosystemen

Ökosysteme sind dynamisch und entwickeln sich bei unveränderten äußeren Einflüssen im Verlaufe einer Sukzession über verschiedene Stadien zu einem relativ stabilen Endzustand, dem Klimaxstadium. Das Klimaxstadium wird u.a. durch die Nutzung ökologischer Nischen durch einwandernde Arten und eine zunehmend komplexe Vernetzung der Beziehungen zwischen den Artpopulationen erreicht.(Siehe auch: Populationsökologie oder Demökologie). Auch eine evolutive Anpassung von Arten an neuartige Bedingungen in einem Ökosystem ist möglich.

In einem theoretischen ungestörten Klimaxstadium zeigen Ökosysteme eine Selbstregulation. Ihre Bestandteile beeinflussen sich gegenseitig derart, dass sich ein dynamisches Gleichgewicht der Stoffkreisläufe und der Energieflüsse (unter Zufuhr von Sonnenenergie, Erdwärme, Magma in "Black Smokers" in der Tiefsee, u.a.) einstellt. Eine weitere Sukzession ist dann theoretisch erst wieder möglich, wenn durch äußere Einflüsse die Rahmenbedingungen des Systems geändert werden.

Mosaik-Zyklus-Konzept

Tatsächlich aber treten durch die sich verändernden Umwelteinflüsse und -ereignisse häufig verschiedene Stadien eines Ökosystems nebeneinander auf. So kann zum Beispiel ein Waldbrand durch Blitzschlag im Klimaxstadium eines Waldes unbewachsene Sukzessionsflächen schaffen. So bleiben Dynamik und notwendige Pionierarten, die in der Lage sind, unbesiedelte Flächen zu besiedeln, erhalten.

Außerdem gibt es in Teilen von bzw. in manchen Arten von Ökosystemen nicht immer ein dauerhaft stabiles Klimaxstadium. Auch ohne veränderte Umwelteinflüsse kann es eine beständige Abfolge von Entwicklungsstadien geben, die nach Überschreitung des ökologischen Maximums wiederholt ablaufen kann, zum Beispiel bei der Silbergrasflur (siehe Pflanzensoziologie) und in Wüsten. Das Mosaik-Zyklus-Konzept definiert daher das Klimaxstadium als einen Zustand, in dem über längeren Zeitraum die Sukzession fortwährend abläuft.

Einteilung von Ökosystemen

Ökosysteme lassen sich hinsichtlich ihrer

Struktur (Habitatsgrößen, Körpergrößen als Raumbedarf; Trophieniveaus) und ihrer
Dynamik (Energiefluss, Stoffkreisläufe, Sukzession) betrachten und unterteilen.

Diese Einteilungen überlagern sich dabei.

Wesentliche Merkmale und Regulatoren eines Ökosystems sind jedoch Stoff- und Energiekreisläufe (Trophieniveau) sowie der Raumbedarf bzw. ihre Verteilung. Durchgesetzt hat sich eine grobe Unterteilung, die in Fachkreisen verfeinert behandelt werden. Wo Ökosysteme hinsichtlich ihrer Geografischen Verteilung, also ihres Ortes betrachtet werden, und nicht hinsichtlich ihrer systematischen Zusammenhängen, spricht man von Ökotopen.

Übersicht über die Ökosysteme (Ökotope)

Weitere Artikel zu Ökosystemen befinden sich in der Kategorie Ökosystem.

terrestrische Ökosysteme
- alle Klimazonen: Moore, Sumpf
- arktische Klimazone
  - antarktisches Landeis
  - Tundra
  - Taiga, borealer Nadelwald
- gemäßigt-ozeanische Zone
  - sommergrüner Laubwald, Laubmischwald, Mischwald, Bergmischwald, siehe auch: Waldgesellschaften Mitteleuropas
  - gemäßigter Regenwald
- gemäßigt-kontinentale Zone
  - Waldsteppe
  - Steppe
  - Pampa
- alpine Zone
  - subalpiner Nadelwald
  - alpine Stufe
  - nivale Stufe
- mediterrane Zone
  - Hartlaubformationen (Macchia)
  - Hartlaub-Strauchheiden (Gariden)
- Tropen
  - Wüsten
    - Nebelwüste
    - Salzwüste
  - Savanne
  - tropischer Trockenwald
    - trockener Monsunwald
    - Savannenwald
    - Dornwald
  - tropische Hochgebirge
  - äquatoriale Zone (Tropen)
  - tropischer Regenwald
aquatische Ökosysteme
- limnische Ökosysteme
  - stehende Gewässer (Ökosystem See)
  - Fließgewässer
- marine Ökosysteme
  - Flachmeer
  - Hochsee
  - Tiefsee
  - Eismeer
  - Felsenküste, Felswatt
  - Korallenriffe
  - Salzwiesen
  - Watten
  - Mangrovenwald

Gefährdung von Ökosystemen und Kommentar

Der Begriff Klimaxstadium (vgl. Clements) hat sich in diesem Zusammenhang nicht etabliert.
Die Entwicklung von Ökosystemen ist auf Grund ihrer Komplexität gar nicht oder nur in sehr groben Zügen vorherzusagen. Auch kleinere Veränderungen der Umweltbedingungen haben stets Veränderungen der Ökosysteme zur Folge, auch wenn diese nicht sichtbar oder nicht messbar sind. Die meisten dieser steten Veränderungen haben jedoch keinerlei Einfluss auf die Fähigkeit ökologischer Systeme, menschlichen Nutzungsansprüchen zu entsprechen.
Durch die Beeinflussung des Menschen gibt es wahrscheinlich kein unbeeinflusstes Ökosystem mehr. Die Ökologie teilt daher die Ökosysteme auch in Graden ihrer menschlichen Beeinflussung (Hemerobie) ein.
Materielle Nutzungen eines Ökosystems (z.B. Entnahme von Biomasse) oder strukturelle Veränderungen (z.B durch Erdbewegungen) führen regelmäßig zu einer Zurücksetzung der ökologischen Sukzession. Viele in Mitteleuropa als schützenswerte "Natur" betrachte Ökosysteme (Trockenrasen, Heiden, Binnendünen) sind das Ergebnis einer historischen Übernutzung ("Raubbau").
Für terrestrische Ökosysteme und deren Biodiversität stellt in Mitteleuropa die Intensivierung der landwirtschaftlichen Nutzung von Gunstflächen bei gleichzeitiger Nutzungsaufgabe von marginalen Flächen ein großes Problem dar. Hinzu kommt die flächendeckende atmosphärische Stickstoff-Düngung, die konkurrenzschwache Pflanzenarten nährstoff-armer Standorte benachteiligt. Spezialisierten Tierarten geht damit ihr pflanzliches Substrat verloren.