Nahrungsnetz

Ein Nahrungsnetz besteht aus allen Nahrungsketten in einem einzigen Ökosystem. Jedes Lebewesen in einem Ökosystem ist Teil von mehreren Nahrungsketten. Jede Nahrungskette ist ein möglicher Weg, den Energie und Nährstoffe auf ihrem Weg durch das Ökosystem nehmen können. Alle miteinander verbundenen und sich überschneidenden Nahrungsketten in einem Ökosystem bilden ein Nahrungsnetz.
Trophische Ebenen
Organismen in Nahrungsnetzen werden in Kategorien eingeteilt, die als trophische Ebenen bezeichnet werden. Grob gesagt, werden diese Ebenen in Produzenten (erste trophische Ebene), Konsumenten und Zersetzer (letzte trophische Ebene) unterteilt.
Produzenten
Produzenten bilden die erste trophische Ebene. Produzenten, auch Autotrophe genannt, stellen ihre Nahrung selbst her und sind für ihre Ernährung nicht auf andere Organismen angewiesen. Die meisten autotrophen Organismen nutzen einen Prozess namens Photosynthese, um aus Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser Nahrung (einen Nährstoff namens Glukose) herzustellen.
Pflanzen sind die bekannteste Art von Autotrophen, aber es gibt noch viele andere Arten. Algen, deren größere Formen als Seegras bekannt sind, sind autotroph. Phytoplankton, winzige Organismen, die im Meer leben, sind ebenfalls autotroph. Einige Arten von Bakterien sind autotroph. So verwenden beispielsweise Bakterien, die in aktiven Vulkanen leben, Schwefel und nicht Kohlendioxid, um ihre eigene Nahrung zu produzieren. Dieser Prozess wird als Chemosynthese bezeichnet.
Konsumenten
Die nächsten trophischen Ebenen bestehen aus Tieren, die Produzenten fressen. Diese Organismen werden als Konsumenten bezeichnet.
Konsumenten können Fleischfresser (Tiere, die andere Tiere fressen) oder Allesfresser (Tiere, die sowohl Pflanzen als auch Tiere fressen) sein. Allesfresser, wie der Mensch, verzehren viele Arten von Lebensmitteln. Der Mensch isst Pflanzen, wie Gemüse und Obst. Wir essen auch Tiere und tierische Produkte, wie Fleisch, Milch und Eier. Wir essen Pilze, z. B. Champignons. Wir essen auch Algen, z. B. essbare Meeresalgen wie Nori (zum Einwickeln von Sushi-Rollen) und Seesalat (für Salate). Auch Bären sind Allesfresser. Sie fressen Beeren und Pilze, aber auch Tiere wie Lachse und Hirsche.
Primärkonsumenten sind Pflanzenfresser. Pflanzenfresser ernähren sich von Pflanzen, Algen und anderen Produzenten. Sie befinden sich auf der zweiten trophischen Ebene. In einem Grasland-Ökosystem sind Rehe, Mäuse und sogar Elefanten Pflanzenfresser. Sie fressen Gräser, Sträucher und Bäume. In einem Wüstenökosystem ist eine Maus, die Samen und Früchte frisst, ein Primärkonsument.
In einem Meeresökosystem sind viele Fisch- und Schildkrötenarten Pflanzenfresser, die Algen und Seegras fressen. In Seetangwäldern bieten Algen, die als Riesentang bekannt sind, Schutz und Nahrung für ein ganzes Ökosystem. Seeigel sind mächtige Hauptverbraucher in Seetangwäldern. Diese kleinen Pflanzenfresser fressen jeden Tag Dutzende von Kilogramm Riesentang.
Sekundärkonsumenten fressen Pflanzenfresser. Sie befinden sich auf der dritten trophischen Ebene. In einem Wüstenökosystem kann ein Sekundärkonsument eine Schlange sein, die eine Maus frisst. In einem Seetangwald sind Seeotter Sekundärkonsumenten, die Seeigel jagen.
Tertiäre Konsumenten fressen die sekundären Konsumenten. Sie befinden sich auf der vierten trophischen Ebene. In einem Wüstenökosystem kann eine Eule oder ein Adler eine Schlange erbeuten.
Es kann noch weitere Ebenen von Konsumenten geben, bevor eine Kette schließlich ihren Spitzenprädator erreicht. Spitzenprädatoren, auch Apex-Prädatoren genannt, fressen andere Konsumenten. Sie können sich auf der vierten oder fünften trophischen Ebene befinden. Außer dem Menschen haben sie keine natürlichen Feinde. Löwen sind Spitzenprädatoren im Ökosystem Grasland. Im Ozean sind Fische wie der Weiße Hai Spitzenprädatoren. In der Wüste sind Rotluchse und Berglöwen die Spitzenprädatoren.
Detritivoren und Zersetzer
Detritivoren und Zersetzer bilden den letzten Teil der Nahrungskette. Detritivoren sind Organismen, die sich von nicht lebenden Pflanzen- und Tierresten ernähren. Aasfresser wie Geier fressen zum Beispiel tote Tiere. Mistkäfer fressen tierische Exkremente.
Zersetzer, wie Pilze und Bakterien, vervollständigen die Nahrungskette. Zersetzer verwandeln organische Abfälle, wie z. B. verrottende Pflanzen, in anorganische Materialien, wie z. B. nährstoffreiche Erde. Sie schließen den Kreislauf des Lebens, indem sie Nährstoffe in den Boden oder die Ozeane zurückführen, die dann von autotrophen Organismen genutzt werden. Damit beginnt eine ganz neue Reihe von Nahrungsketten.
Nahrungsketten
Nahrungsnetze verbinden viele verschiedene Nahrungsketten und viele verschiedene trophische Ebenen. Nahrungsnetze können lange und komplizierte oder auch sehr kurze Nahrungsketten unterstützen.
Zum Beispiel produziert das Gras auf einer Waldlichtung seine eigene Nahrung durch Photosynthese. Ein Kaninchen frisst das Gras. Ein Fuchs frisst das Kaninchen. Wenn der Fuchs stirbt, zersetzen Zersetzer wie Würmer und Pilze seinen Körper und geben ihn in den Boden zurück, wo er Nährstoffe für Pflanzen wie Gras liefert.
Diese kurze Nahrungskette ist ein Teil des Nahrungsnetzes des Waldes. An einer anderen Nahrungskette im selben Ökosystem können ganz andere Organismen beteiligt sein. Eine Raupe frisst vielleicht die Blätter eines Baumes im Wald. Ein Vogel, z. B. ein Sperling, kann die Raupe fressen. Dann kann eine Schlange den Spatz erbeuten. Ein Adler, ein Spitzenprädator, kann die Schlange erbeuten. Ein anderer Vogel, ein Geier, verzehrt den Körper des toten Adlers. Schließlich zersetzen Bakterien im Boden die Überreste.
Algen und Plankton sind die Hauptproduzenten in marinen Ökosystemen. Winzige Garnelen, Krill genannt, fressen das mikroskopisch kleine Plankton. Das größte Tier der Erde, der Blauwal, frisst jeden Tag Tausende von Tonnen Krill. Spitzenprädatoren wie Orcas ernähren sich von Blauwalen. Wenn die Körper großer Tiere wie der Wale auf den Meeresboden sinken, zersetzen Detritivoren wie Würmer das Material. Die durch das verwesende Fleisch freigesetzten Nährstoffe liefern Chemikalien für Algen und Plankton, die eine neue Reihe von Nahrungsketten in Gang setzen.
Biomasse
Nahrungsnetze werden durch ihre Biomasse definiert. Biomasse ist die Energie in lebenden Organismen. Autotrophe Organismen, die Produzenten in einem Nahrungsnetz, wandeln die Energie der Sonne in Biomasse um. Die Biomasse nimmt mit jeder trophischen Ebene ab. In niedrigeren Trophiestufen gibt es immer mehr Biomasse als in höheren.
Da die Biomasse mit jeder trophischen Stufe abnimmt, gibt es in einem gesunden Nahrungsnetz immer mehr Autotrophe als Pflanzenfresser. Es gibt mehr Pflanzenfresser als Fleischfresser. Ein Ökosystem kann nicht eine große Anzahl von Allesfressern ernähren, ohne eine noch größere Anzahl von Pflanzenfressern und eine noch größere Anzahl von Autotrophen zu unterstützen.
Ein gesundes Nahrungsnetz hat einen Überfluss an Autotrophen, viele Pflanzenfresser und relativ wenige Fleischfresser und Allesfresser. Dieses Gleichgewicht hilft dem Ökosystem, Biomasse zu erhalten und zu recyceln.
Jedes Glied in einem Nahrungsnetz ist mit mindestens zwei anderen verbunden. Die Biomasse eines Ökosystems hängt davon ab, wie ausgewogen und vernetzt sein Nahrungsnetz ist. Wenn ein Glied des Nahrungsnetzes bedroht ist, werden einige oder alle anderen Glieder geschwächt oder gestresst. Die Biomasse des Ökosystems nimmt ab.
Der Verlust von Pflanzen führt beispielsweise in der Regel zu einem Rückgang der Pflanzenfresserpopulation. Das Pflanzenleben kann aufgrund von Dürre, Krankheiten oder menschlichen Aktivitäten zurückgehen. Wälder werden abgeholzt, um Bauholz zu gewinnen. Der Verlust von Biomasse auf der zweiten oder dritten trophischen Ebene kann ein Nahrungsnetz ebenfalls aus dem Gleichgewicht bringen. Denken Sie daran, was passieren kann, wenn ein Lachsfluss umgeleitet wird. Ein Lachslauf ist ein Fluss, in dem Lachse schwimmen. Lachsflüsse können durch Erdrutsche und Erdbeben, aber auch durch den Bau von Dämmen und Deichen umgeleitet werden.
Biomasse geht verloren, wenn die Lachse aus den Flüssen entfernt werden. Da sie sich nicht von Lachsen ernähren können, sind Allesfresser wie Bären gezwungen, sich verstärkt von anderen Nahrungsquellen wie Ameisen zu ernähren. Die Ameisenpopulation in dem Gebiet schrumpft. Ameisen sind normalerweise Aasfresser und Detritivoren, so dass weniger Nährstoffe im Boden abgebaut werden. Der Boden kann nicht mehr so viele autotrophe Organismen ernähren, so dass Biomasse verloren geht. Lachse selbst sind Räuber von Insektenlarven und kleineren Fischen. Ohne Lachse, die ihre Population in Schach halten, können Wasserinsekten die lokalen Pflanzengemeinschaften zerstören. Es überleben weniger Pflanzen, und die Biomasse geht verloren.
Auch der Verlust von Organismen auf höheren trophischen Ebenen, wie Fleischfressern, kann eine Nahrungskette unterbrechen. In Seetangwäldern sind Seeigel die Hauptnahrungsquelle für Seetang. Seeotter ernähren sich von Seeigeln. Wenn die Seeotterpopulation aufgrund von Krankheiten oder Bejagung schrumpft, zerstören die Seeigel den Seetangwald. Fehlt eine Gemeinschaft von Produzenten, sinkt die Biomasse. Der gesamte Seetangwald verschwindet. Solche Gebiete werden Seeigel-Sümpfe genannt.
Menschliche Aktivitäten können die Zahl der Raubtiere verringern. 1986 stauten die Behörden in Venezuela den Caroni-Fluss auf, wodurch ein riesiger See entstand, der doppelt so groß wie Rhode Island war. Hunderte von Bergkuppen wurden zu Inseln in diesem See. Da ihr Lebensraum auf winzige Inseln reduziert wurde, fanden viele terrestrische Raubtiere nicht mehr genügend Nahrung. Infolgedessen blühten Beutetiere wie Brüllaffen, Blattschneiderameisen und Leguane auf. Die Ameisen wurden so zahlreich, dass sie den Regenwald zerstörten und alle Bäume und anderen Pflanzen abtöteten. Das Nahrungsnetz, das den Caroni-Fluss umgibt, wurde zerstört.
Bioakkumulation
Die Biomasse nimmt ab, wenn man sich durch die trophischen Ebenen nach oben bewegt. Einige Arten von Stoffen, insbesondere giftige Chemikalien, nehmen jedoch mit jeder trophischen Stufe im Nahrungsnetz zu. Diese Chemikalien sammeln sich in der Regel im Fett der Tiere.
Wenn ein Pflanzenfresser eine Pflanze oder eine andere autotrophe Pflanze frisst, die beispielsweise mit Pestiziden bedeckt ist, werden diese Pestizide im Fett des Tieres gespeichert. Wenn ein Fleischfresser mehrere dieser Pflanzenfresser frisst, nimmt er die in seiner Beute gespeicherten Pestizidchemikalien auf. Dieser Vorgang wird als Bioakkumulation bezeichnet.
Bioakkumulation findet auch in aquatischen Ökosystemen statt. Abwässer aus städtischen Gebieten oder landwirtschaftlichen Betrieben können mit Schadstoffen belastet sein. Winzige Produzenten wie Algen, Bakterien und Seegras nehmen winzige Mengen dieser Schadstoffe auf. Primärkonsumenten wie Meeresschildkröten und Fische fressen das Seegras. Sie nutzen die von den Pflanzen gelieferte Energie und die Nährstoffe, speichern aber die Chemikalien in ihrem Fettgewebe. Raubtiere der dritten trophischen Ebene, wie Haie oder Thunfische, fressen die Fische. Bis der Thunfisch vom Menschen verzehrt wird, kann er bereits eine beachtliche Menge an bioakkumulierten Toxinen gespeichert haben.
Aufgrund der Bioakkumulation sind Organismen in einigen verschmutzten Ökosystemen nicht zum Verzehr geeignet und dürfen nicht geerntet werden. Austern im Hafen von New York City in den Vereinigten Staaten sind zum Beispiel nicht zum Verzehr geeignet. Die Schadstoffe im Hafen reichern sich in den Austern an, die ein Filtrierer sind.
In den 1940er und 1950er Jahren wurde ein Pestizid namens DDT (Dichlor-Diphenyl-Trichlorethan) in großem Umfang eingesetzt, um Insekten zu töten, die Krankheiten übertragen. Während des Zweiten Weltkriegs setzten die Alliierten DDT ein, um den Typhus in Europa und die Malaria im Südpazifik zu bekämpfen. Die Wissenschaftler glaubten, sie hätten ein Wundermittel entdeckt. DDT war weitgehend für die Ausrottung von Malaria in Ländern wie Taiwan, der Karibik und dem Balkan verantwortlich.
Leider reichert sich DDT in einem Ökosystem an und verursacht Umweltschäden. DDT reichert sich im Boden und im Wasser an. Einige Formen von DDT zersetzen sich nur langsam. Würmer, Gräser, Algen und Fische reichern DDT an. Spitzenprädatoren wie Adler hatten hohe DDT-Mengen im Körper, die sich in den Fischen und kleinen Säugetieren anreicherten, die sie erbeuteten.
Vögel mit hohen DDT-Mengen im Körper legen Eier mit extrem dünnen Schalen. Diese Schalen zerbrachen oft, bevor die Vögelchen schlüpfen konnten.
DDT war einer der Hauptgründe für den Rückgang des Weißkopfseeadlers, eines Spitzenräubers, der sich hauptsächlich von Fischen und kleinen Nagetieren ernährt. Heute ist die Verwendung von DDT eingeschränkt worden. Die Nahrungsnetze, zu denen es gehört, haben sich in den meisten Teilen des Landes erholt.