Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Ökologie

Aus Wikibooks
Zur Navigation springen Zur Suche springen
zum Anfang
zum vorherigen Kapitel
zum nächsten Kapitel
zum Inhaltsverzeichnis


Ökologie ist ein Teilgebiet der Biologie. Sie erforscht die Beziehungen der verschiedenen Organismen (Lebewesen) zueinander und zu ihrer Umwelt (beispielsweise warum die Wasserorganismen im Winter nicht im Wasser erfrieren). Im Alltag wird das Wort für eine nachhaltige Weltanschauung benutzt, die der Umwelt schonend ist (Umweltschutz). So eine Haltung wird oft in Gesetzen ausgedrückt, wie in den Flächenwidmungsplänen, in Gesetzen für den Ersatz von fossilen (wie das Erdöl) durch alternative (wie den Wind) Energiequellen usw.. In Ökologie (als Teilgebiet der Biologie) sind die Evolution und die Nahrungsketten wichtige Begriffe. Die Bedeutung der Ökologie weitet sich allerdings über das wissenschaftliche Feld hinaus.

Flächenwidmungspläne[Bearbeiten]

Flächenwidmungspläne haben mit Ökologie zu tun. Sie regeln die Verwendung von Grund und Boden, sodass das Überleben der Menschen auch in der Zukunft möglich ist. Wäre beispielsweise der ganze Boden für die Industrie benutzt, wäre das Leben nicht mehr möglich. In Österreich lassen sich gesetzlich folgende Gebiete unterscheiden:

  • Naturschutzgebiete: absolutes Bauverbot
  • Landschafts- und Seenschutzgebiete: jedes Bauvorhaben bedarf der Bewilligung der Naturschutzbehörde
  • Grünland: landwirtschaftliche Nutzflächen
  • Bauland für Wohnbauten
  • Bauland für Gewerbe und Industrie

Evolution[Bearbeiten]

Astronomy Evolution 2 (27458655072).jpg
Evolution

Die Evolutionstheorie basiert sich auf die Annahme, dass die verschiedenen Arten sich an ihrer Umwelt anpassen und dadurch sich ändern. Eine Kernhypothese ist, dass das Leben sich von nicht lebendigen Stoffen unter bestimmten Bedingungen entwickelt hat. Nach dieser Theorie sind am Anfang ganz einfache einzellige bakterienartige Organismen entstanden, die sich reproduzieren könnten. Über Millionen von Jahren haben sich diese Organismen durch die konstante Änderungen der Konditionen auf der Erdoberfläche zu den heutigen Organismen entwickelt. Wichtige Begriffe in der Evolutionstheorie, sind u. A. die ökologische Nische, der Konkurrenzausschlussprinzip und die Konkurrenzvermeidung.

Ökologische Nische[Bearbeiten]

Ökologische Nische ist alles, was das Überleben einer Art beeinflusst. In der Umwelt einer Art gibt es biotische und abiotische Faktoren, die das Leben dieser Art beeinflussen. Das Wort Bios ( βιος) bedeutet auf Griechisch „Leben“. Biotische Faktoren sind die lebendigen Organismen, die das leben einer Art beeinflussen. Ein Vogel beispielsweise braucht Insekten und Früchte als Ernährung. Diese sind biotische Faktoren. Allerdings braucht er auch Wasser, Sonne usw., also nicht lebende, sogenannte abiotische Faktoren.

Konkurrenzausschlussprinzip[Bearbeiten]

Hirschkampf.jpg

Das Konkurrenzausschlussprinzip ist ein Begriff der Theoretischen Biologie, der in der Ökologie und Evolutionsbiologie Anwendung findet. Die Idee findet man schon im Begriff der Selektion in Charles Darwins Theorie der Evolution. Der Begriff besagt, dass zwei Arten nicht gleichzeitig die identische ökologische Nische besetzen können, ohne in eine Konkurrenz einzutreten. Durch diese Konkurenz wird sich schließlich nur die konkurrenzstärkere Arte behaupten.

Einfacher: Wenn zwei (oder mehrere) Arten die gleichen Sachen zu überleben (z. B. das gleiche Fressen) brauchen, dann treten sie in Konkurrenz. Nur die stärkste Art überlebt am Ende. Wenn z. B. Wölfe und Füchse in einem Ort beide nur Schafe fressen und die Wölfe stärker und klüger sind, dann werden die Füchse nicht Schafe fressen können (die Wölfe werden die Füchse verhindern). Daher werden die Füchse aussterben.

Eine Übertragung des Konkurrenzausschlussprinzips auf die Gesellschaft kann wesentliche Konsequenzen haben. Es wird dann oft behauptet, dass die Unterdrückung durch den Mächtigsten notwendig und unvermeidlich sei, quasi von Gott oder von Natur durchgesetzt. Solche ideologische Übertragungen führen möglicherweise zu Akzeptanz seitens der Unterdrückten. Die menschliche Gesellschaft ist aber doch etwas einzigartiges. Die in der Natur beobachteten Phänomene können auf keinen Fall auf die Gesellschaft problemlos transferiert werden. Außerdem sind die Beobachtungen oft selber von der Ideologie der Gesellschaft beeinflusst. Daher kann man nicht sicher sein, ob die Deutung der Phänomene der Wirklichkeit entspricht.

Konkurrenzvermeidung[Bearbeiten]

Die positive Umkehrung des Konkurrenzausschlussprinzips ist die Konkurrenzvermeidung. Die konkurrenzschwächere Art (im vorherigen Beispiel die Füchse) hat doch die folgenden Alternativen, die das Überleben der Art ermöglichen. Sie kann einen anderen Ort um zu leben finden (umziehen, räumliche Trennung), sich in einer anderen Zeit als die konkurrenzstärkere Art ernähren (wenn die Wölfe tagsüber fressen, dann können die Füchse in der Nacht fressen, zeitliche Trennung), eine andere Nahrung wählen (die Füchse können Hasen statt Schafe fressen) oder auch andere Stärken entwickeln und ihre Fähigkeiten anpassen (die Füchse können schneller und stärker werden, evolutionäre Anpassung).

Stoffkreislauf[Bearbeiten]

Stoffkreislauf-Dreieck

Dem Begriff des Kreislaufs sind wir schon begegnet(z. B. Kreislauf des Wassers. Kreislauf bedeutet allgemein eine regelmäßig wiederkehrende Abfolge von Ereignissen. Mit einfacheren Worten beschreiben: Wir haben etwas am Anfang. Dieses „Etwas“ ändert sich. Nach einer Reihe von Änderungen, haben wir am Ende das Gleiche wie am Anfang. Wenn sich diese Reihe von Änderungen sich wiederholt, dann haben wir einen Kreislauf.

Als Stoffkreislauf bezeichnet man in der Ökologie eine periodische Umwandlung von chemischen Verbindungen, in deren Verlauf – nach einer Reihe von chemischen Reaktionen – erneut die Ausgangsstoffe entstehen. Das „Etwas“, das sich in diesem Kreislauf ändert, ist hier eine chemische Verbindung (ein „Stoff“). Diese ändert sich. Nach eine Reihe von Änderungen haben wir die gleiche Verbindung wie am Anfang. Wenn sich diese Reihe von Änderungen der chemischen Verbindung sich wiederholt, dann haben wir einen Stoffkreislauf.

Beispielsweise wird Kohlendioxid und Wasser von Pflanzen aufgenommen, in Zucker oder ähnliche Moleküle umgewandelt und dann von Tieren oder Bakterien wieder in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Wir haben daher am Anfang zwei Stoffe (Kohlendioxid und Wasser). Diese werden durch chemische Reaktionen in den Pflanzen zu zwei anderen Stoffen (Zucker und Sauerstoff) umgewandelt. Die neuen Stoffen (Zucker und Sauerstoff) werden dann von Tieren als Ernährung benutzt. Sie werden dann durch chemische Reaktionen wieder zu den Anfangsstoffe (Kohlendioxid und Wasser) umgewandelt. Dieser Prozess wiederholt sich ständig, daher haben wir einen Kreislauf.

Lebewesen, die aus anorganischen Stoffen organische Masse aufbauen werden als Produzenten bezeichnet. Das sind fast ausschließlich die Pflanzen. Die Pflanzen sind also Lebewesen. Sie nehmen anorganische Stoffe, Stoffe die man auch in nicht lebendigen Organismen finden kann. Genauer benutzen die Pflanzen vor allem Wasser und Mineralien aus der Erde und Kohlendioxid aus der Luft. Dadurch bauen sie organische Masse auf, also sie bauen etwas lebendiges auf. Was die Pflanzen aus Wasser, Mineralien und Kohlendioxid machen, ist sich selbst. Sie wandeln diese Substanzen zu Teilen der Pflanzen um!

Die von den Produzenten gebildete Biomasse wird von Destruenten („Zersetzern“) wieder in anorganische Stoffe mineralisiert. Destruenten sind weit überwiegend Bakterien und Pilze. Die Bakterien und die Pilze nutzen die Pflanzen als Energiequelle. Sie bauen die Pflanzen ab. Die Biomasse (lebendiger Stoff) sind die Pflanzen. Die Bakterien und die Pilze wandeln die lebendigen Stoffe, die Biomasse (also die Pflanzen), zu nicht lebendigen, sogenannten anorganischen, Stoffen (also Wasser, Mineralien und Kohlendioxid) wieder um.

Das einfachste denkbare Ökosystem besteht also aus einem Produzenten und einem Destruenten. Fast alle Ökosysteme weisen neben diesen Gruppen noch Konsumenten auf. Konsumente sind vor allem die Tiere. Diese bauen organische Masse (also den Körper des Tiers) aus anorganischen (z. B. Wasser und Sauerstoff) und organischen (was die Tiere fressen, z. B. Pflanzen oder andere Tiere) Stoffen auf. Tiere verbrauchen organische Stoffe (z. B. Zucker) zur Energiegewinnung (im Gegensatz zu den Pflanzen, die ihre Energie von der Sonne gewinnen). Allerdings bauen Tiere (und Konsumente allgemeiner) die Biomasse nicht vollständig zu anorganischen Stoffen ab.

Regelung der Populationsdichte[Bearbeiten]

Die Populationsdichte, also wie viele Tiere oder Pflanzen usw. einer Art in einem gewissen Ort leben, wird von mehreren Faktoren beeinflusst.

Die Menge der Nahrung ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Größe einer Population bestimmen. Wenn es viel Nahrung gibt und die Population relativ gering ist, kann das zu einem Wachstum der Population führen. Wenn die Nahrung knapp ist, führt das zu einer Verminderung der Population. Allerdings ist die Menge der Nahrung selber von der Populationsdichte abhängig. Wenn die Population zu groß ist, wird die Nahrung knapper.

Influenza Viren sind vor der Einführung von Impfungen für die Menschen sehr tödlich gewesen
Ein Nest an einem eher geschützten Raum
Nacktschnecken beim Salatfressen

Das Angebot geeigneter geschützte Räume für das Aufbringen von Neugeborenen kann genauso wirken. Ein Brutplatz ist ein geschützter Ort, wo ein Vogel seine Eier legt, brütet und die Neugeborene aufbringen kann. Bei Meisen (eine Art Vogel) lässt sich die Anzahl von Brutplätzen durch Anbringen von Nistkästen erheblich erhöhen. Da Meisen als Insektenfresser die Anzahl von Schadinsekten reduzieren können, haben derartige Maßnahmen große wirtschaftliche Bedeutung.

Die Populationsdichte hängt auch mit der Anzahl natürlicher Feinde zusammen. In manchen Fällen wurden beispielsweise Goldfische in Seen freigelassen, wo sie keinen Feind hatten. Bald waren diese Seen voll mit Goldfischen. Für Pflanzenfresser (wie z. B. Hasen) sind Fleischfresser (z. B. Füchse) ein natürlicher „Feind“. Füchse fressen ja Hasen und beschränken dadurch deren Populationsdichte. Allerdings hat dieser Prozess auch seinen Grenzen. Wenn die Hasen zu wenig werden, kann es sein, dass Füchsen nicht mehr so viel zu fressen haben. Dann sterben die Füchsen aus, was zu einer Erhöhung der Populationsdichte der Hasen wieder führen kann.

Natürliche Feinde können nicht nur Tiere, sondern auch Pflanzen, Bakterien usw. sein. Bakterien führen beispielsweise manchmal zu Erkrankungen, die die Populationsdichte stark vermindern können. Der Mensch ist allerdings der größte Feind für die meisten Arten. Durch seine Aktivitäten, besonders im letzten Jahrhundert, sind schon mehrere Arten ausgestorben.

Die Populationsdichte selber spielt auch eine Rolle. Eine hohe Populationsdichte kann auch zu Änderungen des Verhaltens führen und dadurch die Vermehrung einschränken. Manche Nagetiere fressen beispielsweise in solchen Fällen einen Teil ihrer Jungen auf. Die hohe Populationsdichte kann auch Änderungen des Hormonhaushalts verursachen. Das kann dann zu Schwangerschaftsabbruch führen.

Weitere Faktoren haben mit der Umwelt zu tun. Die Temperatur des Ortes, die Feuchtigkeit und andere Merkmale können eine entscheidende Rolle spielen. Nacktschnecken wachsen z. B. in trockenen Regionen Südeuropas kaum. Als sie in Nordeuropa angesiedelt sind, waren (und sind) sie für die Landwirtschaft ein großes Problem.

Bedeutung der Ökologie[Bearbeiten]

The Earth seen from Apollo 17.jpg

Die Ökologie (griechisch οἶκος oikos ‚Haus‘, ‚Haushalt‘ und λόγος logos ‚Lehre‘; also ‚Lehre vom Haushalt‘) ist ursprünglich die Teildisziplin der Biologie, welche die Beziehungen der Lebewesen untereinander und mit ihrer unbelebten Umwelt erforscht. Mit einem wachsenden Umweltbewusstsein in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelte sich der Begriff weit über den engen naturwissenschaftlichen Rahmen der Biologie hinaus und wird seitdem häufig synonym mit Begriffen wie Umweltschutz bzw. Umwelt verwendet und mit diesen verwechselt.

Ökologie im alltäglichen Sinn des Umweltbewusstseins ist vor allem für den Menschen wichtig, da die Zerstörung der Ökosysteme durch die menschlichen Aktivitäten mit großer Wahrscheinlichkeit zur Zerstörung des Menschen selbst führen wird.

Dementsprechend hat Ökologie weitgehende Konsequenzen im Alltag. Der technologische Fortschritt strebt das Überleben und eine höhere Lebensqualität des Menschen an. So gesehen darf er auf keinen Fall die ökologische Nische des Menschen zerstören. Daher sollte der Mensch seinen Alltag an die Möglichkeiten dieser Erde und ihrer Ressourcen anpassen: weniger und bewusster konsumieren, die Überbevölkerung vermeiden, Kriegen stoppen, die Energiewende fortsetzen, Ungleichheiten in der Gesellschaft vermeiden usw. usf..