Ökologie und Nachhaltigkeit
Die Domäne Ökologie und Nachhaltigkeit prüft Populationsdynamik, interspezifische Wechselwirkungen, Stoff- und Energieflüsse sowie die Bewertung menschlicher Eingriffe in Ökosysteme. Du sollst Daten zu Wachstum und Biodiversität interpretieren und nachhaltige Optionen begründen.
Populationen und Wechselwirkungen
- Exponentielles Wachstum tritt bei unbegrenzten Ressourcen auf; logistisches Wachstum nähert sich der Tragfähigkeit K. Dichteabhängige Faktoren wie Konkurrenz oder Krankheiten bremsen stärker bei hoher Dichte.
- Räuber-Beute-Systeme zeigen zeitlich versetzte Oszillationen. Konkurrenz kann zur Nischenaufteilung führen; Symbiose, Parasitismus und Mutualismus beschreiben unterschiedliche Wechselwirkungen.
- Die ökologische Nische umfasst alle Umweltbedingungen und Ressourcen, die eine Art nutzt; der Lebensraum ist der Ort des Vorkommens.
Stoffkreisläufe und Energiefluss
- Materie wird im Ökosystem recycelt, Energie fließt gerichtet und geht als Wärme verloren. Photosynthese bindet Energie, Respiration und Abbau setzen sie frei.
- In Nahrungsketten werden pro Trophieebene nur etwa 10 % der Energie weitergegeben. Deshalb sind Spitzenprädatoren selten und Nahrungsketten kurz.
- Destruenten mineralisieren organische Substanz und schließen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe. Störungen, etwa Stickstoffeintrag, können Eutrophierung und Sauerstoffmangel auslösen.
Biodiversität und Nachhaltigkeit
- Biodiversität umfasst genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Ökosystemvielfalt. Sie stabilisiert Ökosystemfunktionen, ist aber nicht mit bloßer Artenzahl gleichzusetzen.
- Ökosystemleistungen sind Nutzen für Menschen, z. B. Bestäubung, Wasserreinigung und Klimaregulation. Nachhaltige Nutzung darf die Regenerationsfähigkeit nicht überschreiten.
- Klimawandel, Habitatfragmentierung und invasive Arten gefährden Biodiversität; Renaturierung, Vernetzung von Habitaten und Reduktion von Emissionen sind begründbare Maßnahmen.
Arbeitsbeispiel
Eine Nahrungskette enthält Produzenten mit 10.000 kJ, Herbivoren und Carnivoren. Bei 10 % Effizienz erreichen die Herbivoren etwa 1.000 kJ, die Carnivoren etwa 100 kJ. Ein Spitzenprädator auf der vierten Ebene hätte nur etwa 10 kJ zur Verfügung. Das erklärt, warum große Räuber große Reviere brauchen und stark auf Veränderungen der Produzenten reagieren. Die Rechnung zeigt zudem: Energie wird nicht im Kreis geführt, sondern dissipiert; recycelt wird Materie.
Typische Fehlerquellen
- Energie und Materie im Kreislauf verwechseln; nur Materie wird recycelt.
- Biodiversität auf Artenzahl reduzieren und genetische sowie ökosystemare Vielfalt vergessen.
- Räuber-Beute-Kurven ohne Zeitverzögerung deuten; die Populationsmaxima folgen versetzt.
- Nachhaltigkeit als vollständigen Nutzungsverzicht darstellen; gemeint ist dauerhafte Regenerationsfähigkeit.