Ökologie

3.3.

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Räuber-Beute-Beziehungen

Zu den wichtigsten Beziehungen innerhalb von Biozönosen gehören diejenigen zwischen Räuber und Beute. Die räuberisch lebenden Organismen transportieren Energie und Nährstoffe von einer Nahrungsebene des Ökosystems zur nächsten. Sie betreiben aktiv eine natürliche Selektion, indem sie schwache oder kranke Individuen aus der Population entfernen. Die Anzahl der Beuteorganismen steht dabei mittelfristig oft in einem bestimmten Verhältnis zur Zahl der von ihnen abhängigen Räuber. Dieses Verhältnis hängt von drei Faktoren ab: dem Größenverhältnis zwischen Räuber und Beute, der Zusammensetzung des Beutespektrums aus einer Art oder mehreren Arten sowie dem Aufwand des Räubers, die Beute zu überwältigen.

Räuber- und Beutepopulationen regulieren mit zeitlicher Verzögerung gegenseitig ihre Bestände (Massenwechsel). So ist ein Hase im ökologischen Sinn ein Räuber, der Pflanzen erbeutet, so wie der Fuchs ein Räuber ist, der Hasen erbeutet. Hasen können sich erst dann stark vermehren, wenn genügend Pflanzen vorhanden sind. Eine große Zahl an Pflanzenfressern erhöht das Wachstum sowie die Überlebens- und Fortpflanzungschancen der Fleischfresser. Die Wechselwirkung zwischen Räuber und Beute innerhalb einer Ebene der Nahrungspyramide hat somit unmittelbare Auswirkungen auf die Beziehungen zwischen Räuber und Beute auf der nächsthöheren Ebene.

3.3.

3

Parasitismus

Eine Abwandlung der Räuber-Beute-Beziehung ist der Parasitismus, bei dem ein Organismus seine Nährstoffe auf Kosten eines anderen bezieht. Zu den Parasiten (oder Schmarotzern) gehören viele wirbellose Tiere, aber auch Einzeller und Bakterien. Normalerweise töten Schmarotzer ihren Wirt nicht, denn damit würden sie ihre Nahrungsquelle vernichten. Wirte und Parasiten entwickeln im Allgemeinen eine gewisse gegenseitige Toleranz. Dennoch regulieren manche Parasiten die Größe ihrer Wirtspopulation, indem sie die Fortpflanzungsrate des Wirtes senken und so dessen Verhalten ändern können. Parasiten, die ihren Wirt über einen längeren Zeitraum hinweg schließlich töten, werden Parasitoide genannt. Eine solche Beziehung hat sich beispielsweise zwischen Schlupfwespen und ihren Wirten entwickelt. In diesem Fall ernähren sich nicht die erwachsenen Tiere, sondern ihre Larven von dem jeweiligen Wirt.

3.3.

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Symbiose

Eine Beziehung zwischen zwei Arten einer Lebensgemeinschaft, die für beide Vorteile hat, ist die Symbiose. Ein Beispiel ist die Mykorrhiza, eine Beziehung zwischen Pilzen und den Wurzeln bestimmter Pflanzen. Bei der Ektomykorrhiza bilden die Pilze eine Kappe oder einen Mantel über den Wurzelspitzen. Die Pilzfäden (Hyphen) dringen in die Wurzelspitze ein und wachsen zwischen den Zellwänden, erstrecken sich aber auch nach außen in den Boden. Sehr häufig findet man diese Form bei Waldbäumen. Die Pilze erhalten vom Baum lebenswichtige Kohlenhydrate und andere Stoffe. Im Gegenzug helfen sie dem Baum, Nährstoffe und Wasser aus dem Boden aufzunehmen und schützen seine Wurzeln vor bestimmten Krankheiten.

3.4

Sukzession und Klimaxgesellschaften

Ökosysteme wandeln sich ständig, weil sich ihre Populationen ständig verändern. Das spiegelt sich in der Sukzession wider, der Aufeinanderfolge verschiedener Pflanzengemeinschaften in den ersten Jahren und Jahrzehnten eines neu entstandenen Ökosystems. Eine vollständige Sukzession beginnt mit der Besiedlung eines vegetationslosen Gebiets, etwa einer Waldfläche nach einem Kahlschlag oder einer stillgelegten Kiesgrube. Zunächst wachsen dort überwiegend Pionierarten (z. B. Ruderalpflanzen): Kräuter und Gräser, die sich rasch vermehren und wenige Nährstoffe benötigen. Da sie kurzlebig sind und kaum Konkurrenz ertragen, werden sie bald durch besser angepasste, langlebige Arten ersetzt. Im weiteren Verlauf siedeln sich Stauden und Sträucher an, schließlich Bäume. Die bereits vorhandenen Pflanzen verändern die Umweltbedingungen, insbesondere die Bodenverhältnisse, so dass sich neue Arten mit anderen Ansprüchen ansiedeln können.

Die Geschwindigkeit der Sukzession hängt in erster Linie von der Konkurrenz der Arten und ihrer Toleranz gegenüber variablen Umweltbedingungen ab. Wesentlich sind auch die Wechselwirkungen mit Tieren, die sich ebenfalls sukzessive ansiedeln. Den Endzustand, den ein Ökosystem bei der Sukzession erreichen kann, nennt man Klimax. Ab diesem Stadium verlaufen weitere Veränderungen sehr langsam, und die Biozönose wird durch langlebige, sehr konkurrenzkräftige Arten dominiert. Die Artenzusammensetzung und der Aufbau einer Klimaxgesellschaft hängt dabei vor allem vom Klima und von den Bodenverhältnissen ab. In Mitteleuropa sind die Klimaxgesellschaften außerhalb der Gebirge zumeist Mischwälder. Verlandende Seen können sich im Lauf einer Sukzession in Hochmoore verwandeln.

Während die Sukzession fortschreitet, entstehen allmählich immer mehr ökologische Nischen, wodurch wiederum mehr Tierarten das Biotop besiedeln können. Auch unter ihnen zeichnet sich eine Sukzession ab: Zunächst kommen vor allem Insekten und andere Wirbellose, während sich später z. B. größere Säugetiere einstellen. Auch eine Klimaxgesellschaft verändert sich noch, wenn überalterte Bäume absterben und sich an der betreffenden Stelle erneut eine Gemeinschaft aus Pionierarten ansiedelt. Insgesamt bleiben Klimaxgesellschaften jedoch in ihren Grundzügen erhalten, bis sie durch starke Umweltveränderungen oder Eingriffe des Menschen zerstört werden. In den meisten Fällen finden heute starke Störungen eines neu entstandenen Ökosystems bereits während der Sukzession statt, so dass sich fast kein Ökosystem mehr zur Klimaxgesellschaft entwickelt.

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Geschichte und aktuelle Entwicklungen

Der Begriff Ökologie wurde von dem deutschen Biologen Ernst Heinrich Haeckel erstmals 1866 verwendet. Er ist abgeleitet von dem griechischen Wort oikos für Haus oder Haushalt; Ökologie bedeutet demnach die Lehre vom Haushalt(en) der Natur. Die moderne Ökologie fußt zum Teil auf den Erkenntnissen von Charles Darwin, der Haeckel stark beeinflusste. Bei der Entwicklung seiner Evolutionstheorie betonte Darwin den Aspekt der Anpassung von Organismen an ihre Umwelt durch natürliche Auslese. Wichtige wissenschaftliche Grundlagen lieferten auch Pflanzen- und Tiergeographen wie Alexander von Humboldt, welche die Verteilung von Pflanzen- und Tierarten auf der Erde erforschten. Der Biologe Jakob Johann von Uexküll prägte Anfang des 20. Jahrhunderts den Begriff Umwelt für denjenigen Teil der Umgebung eines Tieres, den es wahrnimmt und aktiv beeinflusst.

In das Zentrum des öffentlichen Interesses rückte die Ökologie in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts, angestoßen beispielsweise durch das 1962 erschienene Buch Silent Spring (Der Stumme Frühling) von Rachel Carson. Zu dieser Zeit wurden die Auswirkungen der Verschmutzung von Luft, Wasser und Boden immer deutlicher erkennbar. Auch wuchs das Bewusstsein, dass die natürlichen Ressourcen (Rohstoffe und Energieträger) begrenzt sind. Früher blieb der Schutz der natürlichen Umwelt bei wirtschaftlichen Planungen unberücksichtigt. Heute hat sich dieses Bewusstsein in manchen Ländern geändert, und man weiß, dass die Natur nur in begrenztem Umfang Veränderungen ertragen kann, ohne Schaden zu nehmen. Zudem ist der Mensch als Teil der Biosphäre mit den anderen Teilen des weltweiten Ökosystems vernetzt. Eine Gefährdung dieses Ökosystems gefährdet somit auch die Existenz des Menschen. Diese Erkenntnisse führten zur Entstehung der Ökologiebewegung.

Heute wird in der Ökologie auch der Mensch als Teil seiner Umwelt berücksichtigt, und es hat sich ein neuer Zweig der Ökologie entwickelt: die Humanökologie. Sie befasst sich mit den vielfältigen Wechselwirkungen zwischen dem Menschen auf der einen Seite und seiner natürlichen und technischen Umwelt auf der anderen. Dabei bezieht die Humanökologie neben naturwissenschaftlichen Disziplinen auch Geisteswissenschaften wie die Philosophie und die Psychologie mit ein. In der Kulturökologie, einem Teilbereich der Ethnologie, liegt der Schwerpunkt auf der stark unterschiedlichen Art und Weise, wie menschliche Kulturen in verschiedenen Teilen der Welt und zu verschiedenen Zeiten in Beziehung zu ihrer Umwelt standen bzw. stehen. Die politische Ökologie untersucht Lösungsmöglichkeiten für ökologische Probleme, die in Politik und Wirtschaft das Handeln des Menschen bestimmen sollen.

Immer wieder wird die Öffentlichkeit mit der weltweit zunehmenden Umweltzerstörung konfrontiert, die sich u. a. im Aussterben von Arten, in der Abholzung der Regenwälder und dem Waldsterben zeigt. Das daraus resultierende wachsende Umweltbewusstsein führte dazu, dass der Begriff Ökologie zwar bekannt ist. Oft wird er aber falsch mit Umweltschutz oder Naturschutz gleichgesetzt. Dabei liefert Ökologie in erster Linie die Grundlagen zum Verständnis von Umweltproblemen. Ökologisch zu handeln bedeutet für den Menschen, so wenig wie möglich in die Natur einzugreifen. Allerdings sind Eingriffe in vielen Fällen geboten, in denen die Selbstregulierung von Ökosystemen aufgrund menschlicher Einflüsse nicht mehr funktioniert. Die Vereinten Nationen veröffentlichten 2005 die Ergebnisse des vierjährigen Projekts Millennium Ecosystem Assessment, in dem 1 500 Wissenschaftler beurteilen sollten, wie weit die Zerstörung der Ökosysteme der Erde fortgeschritten ist. Demnach haben die Ökosysteme im Durchschnitt rund 60 Prozent ihrer Leistungsfähigkeit als sich selbst regulierende Systeme eingebüßt. Besonders schwere Schäden erlitten Korallenriffe und Mangrovenwälder.