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Ökologie ist ein beliebtes Themengebiet im Bio-Abitur. Nicht selten wird eine Aufgabe aus diesem Bereich gestellt, so dass du ein gutes Verständnis der ökologischen Zusammenhänge und Grundbegriffen haben solltest.
Sich dies anzueignen, kann aber mühsam sein: Schließlich handelt es sich um ein komplexes und ziemlich umfassendes Feld. Es wird kein klar begrenzter Bereich behandelt, sondern sämtliche Ökosysteme und Lebensräume werden auf verschiedenen Ebenen im Rahmen der Ökologie untersucht.
Wir haben dir in diesem Artikel eine Zusammenfassung der grundlegenden Begriffe und Prinzipien erstellt. Vielleicht hilft dir dieser Überblick bei deiner Abiturvorbereitung in Biologie – darüber hinaus findest du am Ende des Artikels aber auch noch einige Tipps, wie du dich weiterführend vorbereiten kannst!
Was steckt hinter der Ökologie?
Die Ökologie als wesentlicher Teilbereich der Biologiewissenschaft beschäftigt sich mit den Beziehungen von Organismen in ihrer Umwelt. Dies umfasst sowohl die Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Lebewesen als auch die Wechselbeziehung zwischen Lebewesen und Umwelt.
Wortwörtlich bedeutet Ökologie „Haushaltslehre“ – gemeint war damit stets die Haushaltslehre der Natur. Das Wort setzt sich zusammen aus den griechischen Begriffen „oikos“, was übersetzt Haushalt heißt, und „logos“, was mit „Lehre“ übersetzt wird. Diese Wortherkunft erklärt die Ähnlichkeit zum Begriff der Ökonomie. Bloß dass es in der Ökonomie um wirtschaftliche Haushalte geht und in der Ökologie eben um natürliche Haushalte.
Besonders verbreitet ist die folgende Definition des Wissenschaftlers Gene E. Likens aus dem Jahr 1992:
„Ökologie ist Wissenschaft vom Studium der Prozesse, die die Verteilung und Häufigkeit von Organismen beeinflussen, von den Interaktionen zwischen den Organismen und den Interaktionen zwischen Organismen und dem Fluss von Energie und Materie.“
Heutzutage wird der Begriff der Ökologie hin und wieder etwas irreführend verwendet: Oft ist von „ökologisch“ die Rede, wenn vielmehr „nachhaltig“ gemeint ist. Die Prinzipien der Nachhaltigkeit sind zwar letztendlich von den ökologischen Grundprinzipien abgeleitet, dennoch bedeutet Ökologie erst einmal nichts weiter als die Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt.
Ursprünglich wurde der Begriff 1866 vom Biologen Ernst Haeckel verwendet. Die Ökologie und Zusammenhänge in Lebensräumen wurden zu dieser Zeit zunehmend untersucht, um die Erkenntnisse in der Forst- und Landwirtschaft anwenden zu können. So sollten die landwirtschaftlichen Erträge optimiert werden.
Seitdem wurde das Feld weitgehend erforscht und einzelne Funktionen und Wechselwirkungen der Natur besser verstanden. Dabei kommen Wissenschaftler nicht umher, Zusammenhänge zwischen der Ökologie und anderen biologischen Teilbereichen wie der Genetik und der Evolution herzustellen.
Grundbegriffe und Grundprinzipien in der Ökologie
Für ein Verständnis der wesentlichen Inhalte im Fachgebiet Ökologie solltest du zunächst die wichtigsten Begriffe und ihre Bedeutung kennen. Diese stellen wir die in diesem Abschnitt der Reihe nach vor.
Biotop
Ein Biotop bezeichnet den Lebensraum eines Lebewesens bzw. einer Lebewesen-Art. Beispiele für ein Biotop sind das Meer, ein Wald oder ein Süßwassersee.
Biosphäre
Der Begriff Biosphäre beschreibt die Zusammenfassung aller Biotope der Welt – also alle vorhandenen Lebensräume.
Biozönose
Mit einer Biozönose sind alle Lebewesen innerhalb eines Biotops gemeint, beispielsweise alle Unterwassertiere im Meer oder alle Bewohner eines Waldes. Je nach Lebensraum gibt es deutliche Unterschiede in der Vielfalt der Biozönose.
Population
Alle Tiere oder Pflanzen einer Art werden als Population bezeichnet.
Biotische und abiotische Umweltfaktoren
Die Faktoren, die das Leben eines Organismus innerhalb seines Lebensraumes, seines Biotops, beeinflussen, spielen in der Ökologie eine herausragende Rolle. Ökologen unterscheiden dabei zwischen biotischen und abiotischen Umweltfaktoren.
Biotische Umweltfaktoren sind solche, die von einem oder mehreren anderen Lebewesen verursacht werden. Hierunter fallen also zum Beispiel Nahrungsketten oder Konkurrenz innerhalb eines Biotops. Grundsätzlich kann der Einfluss eines anderen Lebewesens positiv, negativ oder auch neutral sein. Abiotische Faktoren meint äußere Einflüsse durch die Umwelt. Dazu zählen zum Beispiel:
- Temperatur
- Klima
- Lichtverhältnisse
- Vegetationszonen
- Strömung
- Konzentration chemischer Stoffe
- Atmosphäre
Physiologische Toleranz und ökologische Toleranz
Unterschiedliche Lebewesen haben eine unterschiedliche Toleranz gegenüber den biotischen und abiotischen Einflüssen ihrer Umwelt. Diese Toleranz entscheidet darüber, wie gut sie sich in ihrem Lebensraum zurechtfinden und ausbreiten können. Stenök bedeutet, dass ein geringer Toleranzbereich vorliegt. Euryök hingegen bezeichnet einen großen Toleranzbereich.
Bei der physiologischen Toleranz geht es weiterhin nur darum, wie gut ein Organismus aufgrund seiner biologischen Beschaffenheit an seinen Lebensraum angepasst ist. Die ökologische Toleranz bezieht darüber hinaus auch die Einwirkung anderer Lebewesen mit ein.
Ökologische Nische
Wenn eine Art einen ganz individuellen Umgang mit den spezifischen abiotischen und biotischen Umweltfaktoren seines Biotops findet, spricht man von einer ökologischen Nische. Eine solche liegt also dann vor, wenn eine Art in einem Biotop lebensfähig wird, weil sie Eigenschaften entwickelt haben, die andere Arten in anderen Biotopen nicht haben und die ausschlaggebend dafür sind, dass sie in ihrem Lebensraum überlebensfähig sind. Eine ökologische Nische entsteht oft durch kontinuierliche Evolutionsprozesse.
Biozönotische Grundprinzipien
In der Ökologie sind drei Biozönotische Grundprinzipien bekannt:
- Eine Biozönose ist umso artenreicher, je mehr ökologische Nischen in dem Lebensraum entstanden sind.
- Es sind umso weniger unterschiedliche Arten von Lebewesen vorhanden, je extremer die Lebensbedingungen in einem Biotop sind. Das trifft beispielsweise auf Wüsten, die Tiefsee oder Salzseen (wie das Tote Meer) zu. Allerdings gibt es in diesen Biotopen mehr Individuen von äußerst spezialisierten Lebensgemeinschaften.
- Eine Biozönose besitzt eine höhere Artenvielfalt, je langsamer, aber stetiger Bedingungen in dem Lebensraum sich entwickeln.
Öko-Kreislauf bzw. Nahrungsbeziehungen und Nahrungsketten
Eine wichtige, wenn nicht die wichtigste, Grundlage der Ökologie ist das Nahrungsnetz bzw. die Nahrungsketten eines Ökosystems. Dieses ist ziemlich ausgeklügelt und funktioniert als ein Kreislauf. Es gibt drei verschiedene Trophiestufen: Produzenten, Konsumenten und Destruenten.
An oberster Stelle stehen die Produzenten. Dabei handelt es sich um jene Organismen, die dank der Solarenergie Biomasse herstellen und Nährstoffe sowie Energie freisetzen. Der zugrundeliegende Prozess hierbei ist die Photosynthese, welche wir gleich noch ausführlicher erklären. Bei den Produzenten handelt es sich also weitestgehend um Bäume und Pflanzen auf dem Festland, aber auch um allerlei Bakterien in den Ozeanen. Wusstest du, dass ganze 50 % der Biomasse in den Ozeanen produziert wird? Oftmals denken wir bei Photosynthese nur an die Wälder, insbesondere die Regenwälder, dabei kommt den Ozeanen eine nicht weniger wichtige Rolle zu.
Die zweite Trophiestufe besteht aus den Konsumenten. Diese, wie das Wort es bereits andeutet, konsumieren die von den Produzenten zur Verfügung gestellte Biomasse. Zu den Konsumenten zählen wir Menschen, aber auch die Tiere unseres Planeten. Man kann die Konsumenten noch weiter unterteilen in Konsumenten 1., 2. und 3. Ordnung – also zunächst Pflanzenfresser (Herbivoren) und dann zwei Stufen der Fleischfresser (Karnivoren), die die Biomasse zum Teil aufnehmen, indem sie die Pflanzenfresser verzehren.
An dritter Stelle folgen dann die Destruenten. Diese zersetzen die von den Konsumenten wieder ausgeschiedene oder abgegebene Biomasse wieder bzw. bauen sie ab. Dadurch geben sie dem Ökosystem die Mineralstoffe zurück und der Prozess kann von vorne beginnen. Zu den Destruenten gehören Kleinstorganismen wie Pilze und Bakterien.
Ein Ökosystem ist also von diesen drei Gliedern abhängig. Jedoch mit einer Besonderheit: Auf die Konsumenten könnte durchaus verzichtet werden. Es reicht ein Produzent, der Biomasse produziert, und ein Destruent, der abgestorbene Biomasse zersetzt und dem System wieder zuführt. Durch Konsumenten wird das System aber deutlich vielfältiger und interessanter.
Photosynthese
Gehen wir jetzt also noch einmal etwas genauer auf den spannenden Prozess der Photosynthese ein. Immerhin handelt es sich hierbei um den wichtigsten biologischen Prozess unserer Erde. Treibende Kraft dafür ist die Sonne, denn die Sonnenenergie ist notwendig, damit energiereiche Stoffe gebildet werden können.
Im Rahmen der Photosynthese wird dann Kohlendioxid aus der Atmosphäre in produzierter Biomasse gebunden. Genauer gesagt entsteht aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose. Ein Nebenprodukt, das entsteht, ist Sauerstoff – welcher in die Atmosphäre abgegeben wird, so dass Menschen und Tiere ihn einatmen können.
Chemisch ausgedrückt sieht die Formel der Photosynthese so aus:
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + H2O
Man spricht auch von einer Redoxreaktion: Kohlenstoff wird zu Glucose reduziert, während Wasser zu Sauerstoff oxidiert wird.
Es handelt sich um einen wunderbaren Kreislauf: Wir atmen Kohlenstoff aus, den die Bäume aufnehmen und für die Photosynthese verwenden. Bei dieser entsteht dann (unter anderem) Sauerstoff, welchen wir wiederum wieder einatmen – und so dreht sich der Kreis immer weiter. Faszinierend, oder?
Konkurrenz, Parasitismus und Symbiose
Wie vorhin schon einmal angesprochen, kann die Beziehung zwischen verschiedenen Lebewesen unterschiedliche Formen annehmen. Drei Arten der Beziehung wollen wir hier noch einmal kurz erläutern.
Konkurrenz zwischen Organismen bedeutet, dass sie gewisse Ähnlichkeiten aufweisen und um die gleichen Nahrungsmittel konkurrieren. Auch in der Fortpflanzung kann eine Konkurrenz um paarungsfähige Partner entstehen. Das Konkurrenzverhalten führt dazu, dass die Organismen immer bessere Fähigkeiten oder Merkmale ausbilden, um eine stärkere Position im Konkurrenzkampf zu erlangen.
Parasitismus ist eine Art der Konkurrenz, allerdings eine sehr extreme. Ein Parasit bezeichnet ein Lebewesen, dass einen anderen bewusst schädigt, um selbst zu überlegen. Meist suchen sich Parasiten gezielt einen Wirt. Diesen greifen sie entweder über die Oberfläche an (Ektoparasiten) oder aus dem Inneren des Wirts heraus (Endoparasiten).
Eine weitere und schönere Form der Ko-Existenz ist die Symbiose. Eine Symbiose ist eine Beziehung, von der beide Seiten profitieren. Beispiele wären der Zahnputz-Vogel und das Krokodil oder die Darmbakterien im Menschen. Dabei handelt es sich jeweils um sogenannte Win-Win-Situationen.
So kannst du dich auf dein Bio-Abi im Thema Ökologie bestens vorbereiten
Wir hoffen, dass du dich mit dieser Übersicht schon etwas besser auf dein Abi in Biologie vorbereitet fühlst. Wenn du dich sicher im Thema Ökologie fühlst, bist du schon mal auf einem guten Weg. Mit etwas Übung und Konzentration schaffst du es sicher auch noch, dir die anderen Themen wie Neurobiologie oder Mikrobiologie anzueignen.
Neben dem Lernen mit Zusammenfassungen ist es sinnvoll, weitere Lernformen anzuwenden. Eine Möglichkeit wären Lernvideos auf Videoplattformen wie YouTube – insbesondere, wenn du ein Lerner bist, der gut mit visuellen und auditiven Inhalten kombiniert umgehen kann.
Es gibt auch eine Vielzahl an Onlinekursen zur Vorbereitung auf die Abiturprüfung. Einige davon haben auch eine spezielle App entwickelt. Diese Kurse (zum Beispiel abiweb) helfen dir, dich interaktiv vorzubereiten und mit einer Mischung aus Lesen, Hören, Zusammenfassen, Wiederholen und Übungsaufgaben zu lernen.
Gerade wenn du noch viele offene und teils individuelle Fragen hast, kommt vielleicht auch Privatnachhilfe für dich in Frage. Diese kann einzeln oder in der Gruppe stattfinden – und entweder persönlich oder online. Bei Superprof gibt es eine große Auswahl an Biologie Nachhilfelehrern. Sicherlich ist auch für dich der oder die Richtige dabei!
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