Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Stoffkreislauf

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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.