Trophische Dynamik
Transport von C, Nährstoffen und Energie von Organismus zu Organismus
Fragen z.B.
Wie wirkt Überweidung auf Ökosysteme?
Wie wirkt Ausrottung von Prädatoren (z.B. großen Fischen, Wölfen etc.) auf Ökosysteme?
Trophische Ebenen
Was kontrolliert die Größe von Populationen auf verschiedenen trophischen Ebenen?
Wovon hängt G ab?
Limitierende Faktoren wie Nährstoffe, Wasser, Wärme, …
G niedrig -> weniger tropische Ebenen
Alternierende Reaktionen auf G
Bei ungerader Zahl von TE nimmt die Masse der Primärproduzenten zu
-> d.h. Ressourcen und Prädation wirken zusammen
Experimente bestätigen Modell
Aber: in echten Ökosystemen positive Reaktion aller TE auf G beobachtet
Usachen z.B. Ausweich- und Verteidigungsstrategien
z.B. keine Zunahme essbarer Pflanzen in 2 TE-System, aber Zunahme Ungenießbarer
Druck auf die eine Art steigt, auf die andere nicht
Top-down vs. Bottom-up
Top-Down, Trophische Kaskaden: Veränderung der Produktion eines Systems durch den Einfluss von Prädatoren
Bottom up: Effekte durch Ressourcenlimitation (Nahrungsangebot)
Bottom-up Effekte
Trotz aller top-down Effekte:
Pflanzenproduktion deckelt den Energiefluss
Global betrachtet steigt die Herbivorenmasse mit der Pflanzenmasse
Aber auch im Vergleich innerhalb von kleineren Systemen
Unterschied zw. Gemanaged und ungemanaged
Kontrolle Prädatoren
Kontrolle Parasiten
-> Top-down Effekte
Zus. Trinkwasser
Sekundärproduktion ist Biomassezuwachs durch Konsumenten
Liegt theoretisch unter Primärproduktion
Aber: “Quersubventionen” können Sekundärproduktion zeitl. und räuml. begrenzt über NPP heben
Beispiel:
Nährstoffreiche Gewässer -> hohe Fischerträge
Nährstoffarme Gewässer -> niedrige Fischerträge
Profitiert ein Fischbesatz von Zufütterung (Quersubvention)
Umgekehrt profitieren terr. Systeme über Fisch als Nahrung
Ökosysteme ohne nennenswerte Primärproduktion z.B. Tiefsee, Höhlen haben trotzdem Konsumenten
Unter einem bestimmten Nahrungsangebot können keine Populationen von Konsumenten aufrechterhalten werden, so dass komplettes Abweiden unmöglich ist
Aber: auch wenn komplette Vernichtung der Ressourcen unmöglich ist, können bestimmte Ressourcen “nebenher” vernichtet werden, wenn andere zur Verfügung stehen
bsp. Waldschäden bei falscher Winterfütterung von Rotwild oder fehlendem jagdlichem Ausgleich
Phytomasse ist nicht gleich Phytomasse
Je nach Verdaulichkeit und Verteidigung unterschiedlicher Ausnutzungsgrad
z.B. Phytoplankton gut verdaulich, Landpflanzen und v.a. Wälder i.d.R. weniger gut verdaulich (Cellulose, Lignin, …)
-> geringerer Anteil durch Tiere vereinnahmter Energie
Konsumenten durch die (notwendige) Ressource limitiert, die am meisten fehlt (Minimumgesetz)
Konsumenten suchen aktiv limitierte Substanzen und nehmen sie auch besser auf
dadurch z.B. bessere Kopplung und Beschleunigung von N- und P-Kreisläufen
Top-Down Effekte
Beispiele:
Rinderpest fördert Feuerauftreten in Savannen
Hummerfischerei fördert Krankheitsepidemien bei Seeigeln
Barschbesatz reduziert die CO2-Aufnahme eines Gewässers
Polarfüchse senken die Nährstoffverfügbarkeit (P)
Im aquatischen Systemen offenbar stärkere top-down Effekte
Mögliche Gründe:
Primärproduzenten oft weniger groß, weniger langlebig oder resistent
An Land mehr Generalisten unter den Konsumenten, daher “verteilen” sich top-down-Wirkungen stärker
Sind alle top-down Effekte in Wasser?
-> Effekte additiv (beeinflussen sich nicht)
Energiepyramide 1
1. Energielimitierung - Energie geht zwischen Ebenen verloren (75-99%). Mehr Energie -> Mehr Ebenen
Nur bis zu einem Schwellenwert gültig (wenige Ebenen). Darüber gilt in Näherung:
2. Mehr Diversität -> mehr Ebenen
Selten weniger als drei Ebenen (in Wüsten, Arktis), oft mehr als fünf
Trophische Effizienz
Energiepyramide 2
die Breite jeder Box ist proportional zu transportierter Energie
Trophische Effizienz nie 100%, daher nimmt die durch eine Ebene transportierte Energie nach oben ab
Biomassepyramide
Bei der dabei gebildeten Biomasse ist es anders:
An Land häuft sie sich in Form schlecht verdaulicher Pflanzen an
Im Wasser wird Biomasse sofort vertilgt und akkumuliert nicht
Assimilationseffizienz
v.a. durch Nahrungsqualität und Physiologie des Konsumenten
Terr. Herbivore: ca. 5 - 20%
Carnivore und manche aquatische Herbivore ca. 80%
-> because carnivores eat food that has less structural material and is more digestible than in terrestrial plants. Carnivore that kill large prey can avoid eating indigestible parts such as bones, whereas most terrestrial herbivores consume low-quality cell contents
Assimilation efficiency is the proportion of ingested energy that is digested and assimilated into the bloodstream
unassimilated material returns to the soil as feces, a component of the detrital input to ecosystems
PRoduktionseffizenz
Production efficiency is the proportion of assimilated energy that is converted to animal production
Production efficiency includes both growth of individuals and reproduction to produce new individuals
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