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

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