Ar­beits­blatt: En­er­gie­fluss in Öko­sys­te­men – Aus­wer­tung

En­er­gie­fluss und Tro­phie­stu­fen in Nah­rungs­ket­ten

Gra­fik: A. Theil-Schie­bel

Pflan­zen kön­nen ihre ei­ge­ne Bio­mas­se und auch en­er­gie­rei­che Mo­le­kü­le zur Auf­recht­er­hal­tung ihrer Le­bens­vor­gän­ge durch die Fo­to­syn­the­se er­zeu­gen. Dafür ist die En­er­gie des Son­nen­lich­tes un­be­dingt nötig – al­ler­dings wird ein Groß­teil davon von der Erd­ober­flä­che re­flek­tiert, und selbst die Son­nen­en­er­gie, die eine Pflan­ze auf­nimmt, wird zum Teil di­rekt wie­der ab­ge­ge­ben. Die Son­nen­en­er­gie je­doch, die die Pflan­ze in spe­zi­el­len Mo­le­kü­len ihrer Blatt­farb­stof­fe ab­sor­biert, er­mög­licht die Durch­füh­rung der Fo­to­syn­the­se. Einen Teil der En­er­gie, die die Pflan­ze ge­winnt, wen­det sie für ihre ei­ge­nen Stoff­wech­sel­pro­zes­se auf. Die En­er­gie un­ter­liegt dabei Um­wand­lungs­pro­zes­sen, und ein Teil von ihr ent­weicht als Wärme.

Tie­ri­sche Le­be­we­sen kön­nen En­er­gie für ihre le­bens­wich­ti­gen Stoff­wech­sel­vor­gän­ge nur ge­win­nen, indem sie wäh­rend der Zel­l­at­mung die von den Pflan­zen auf­ge­bau­ten Glu­co­se­mo­le­kü­le oxi­die­ren. Bio­mas­se kann nur auf­ge­baut wer­den, indem Tiere an­de­re Or­ga­nis­men fres­sen und ver­dau­en. Dabei fin­den wie­der­um En­er­gie­um­wand­lungs­pro­zes­se statt, bei denen Wärme frei wird. Auch durch den Ab­satz von Kot und Urin ver­liert ein Tier einen Teil sei­nes En­er­gie­ge­halts.

Fo­to­syn­the­se­fä­hi­ge Or­ga­nis­men (Pflan­zen, Algen) wer­den als Pro­du­zen­ten be­zeich­net, da sie Bio­mas­se pro­du­zie­ren kön­nen. Tiere wer­den als Kon­su­men­ten be­zeich­net, da sie die durch die Pflan­zen er­zeug­te Bio­mas­se kon­su­mie­ren.

Aus­schließ­lich Pflan­zen fres­sen­de Tiere sind Pri­mär­kon­su­men­ten, wäh­rend Fleisch­fres­ser Se­kun­där- oder Kon­su­men­ten hö­he­rer Ord­nung sind. Tiere, die so­wohl Pflan­zen als auch Tiere fres­sen, kön­nen si­tua­tiv den Pri­mär- oder hö­her­gra­di­gen Kon­su­men­ten zu­ge­ord­net wer­den – ihre Stel­lung in der Nah­rungs­ket­te (=Tro­phie­stu­fe) ist also va­ria­bel.

Bio­mas­se­py­ra­mi­den

Die quan­ti­ta­ti­ven Zu­sam­men­hän­ge der Arten auf den ver­schie­de­nen Tro­phie­stu­fen stel­len ein wich­ti­ges In­stru­ment zur Lang­zeit­be­ob­ach­tung von Öko­sys­te­men dar und las­sen Rück­schlüs­se über die Ent­wick­lun­gen, denen es un­ter­wor­fen ist, zu. Bei­spiels­wei­se kön­nen jah­res­zeit­li­che Schwan­kun­gen er­fasst wer­den, oder es wer­den die Aus­wir­kun­gen von sich ver­än­dern­den Um­welt­fak­to­ren un­ter­sucht. Diese Zu­sam­men­hän­ge kön­nen durch Bio­mas­se­py­ra­mi­den mo­dell­haft dar­ge­stellt wer­den, an deren Basis je­weils die Pro­du­zen­ten ste­hen und auf der letz­ten Stufe der Kon­su­ment höchs­ter Ord­nung. Die Brei­te der Stu­fen einer Bio­mas­se­py­ra­mi­de sym­bo­li­siert je­weils die Masse der le­ben­den Or­ga­nis­men (=Bio­mas­se) auf den Tro­phie­stu­fen einer Nah­rungs­ket­te.

Gra­fik: A. Theil-Schie­bel

Auf­ga­ben

1. Be­schrei­be auf dei­nem Do­ku­men­ta­ti­ons­bo­gen die Rol­len aller Glie­der der Nah­rungs­ket­te und der Sonne.
2. Über­tra­ge die An­zahl wei­ter­ge­ge­be­ner En­er­gie­ein­hei­ten („Boh­nen“) vom Klas­sen­aus­wer­tungs­bo­gen in die Ta­bel­le oben.
3. Be­rech­ne je­weils den pro­zen­tua­len An­teil En­er­gie, der an die nächs­te Tro­phie­stu­fe wei­ter­ge­ge­ben wird.
4. Be­grün­de die nied­ri­gen Werte.
5. Er­klä­re, wes­halb die An­zahl der Glie­der einer Nah­rungs­ket­te be­grenzt ist.
6. Er­läu­te­re die ty­pi­sche Form einer Bio­mas­se­py­ra­mi­de mit Hilfe des En­er­gie­flus­ses in Öko­sys­te­men.

Lö­sungs­vor­schlag

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Wei­ter zu Lö­sungs­vor­schlag