Dynamik & Stabilität von Ökosystemen
Dynamik
Zeitliche Veränderung/Rhythmen lassen sich unterscheiden:
- sehr kurzfristig (Tag-Nacht, Gezeiten etc)
- kurzfristig (Aspektfolge: Jahreszeiten)
- mittelfristig (Sukzession von z.B. Kulturlandschaften)
- langfristig (Klimawandel)
Allen o.g. "Rhythmen" ist gemein, dass sie die herrschenden Umweltfaktoren (z.B. die Verfügbarkeit von Wasser, Energie & Biomasse) und damit die betroffenen Ökosysteme beeinflussen. Der Mensch beeinflusst diese Rhythmen in verschiedenster Weise durch sein Wirken über Veränderungen einzelner Größen. Dies umfasst leicht zu erkennende, massive Eingriffe wie z.B. im Rahmen der Landwirtschaft aber auch viele weniger offensichtliche Maßnahmen. So ist z.B. im urbanen Raum durch die Straßenbeleuchtung der Tag-Nacht-Rhythmus gestört.
Beispiele für vom Menschen ausgelöste Veränderungen von aquatischen Ökosystemen:
- Aralsee: Veränderungen der Ausdehnung |
- Victoriasee: Fauna & Flora (Süddt. Zeitung) | Raubfische (lexi-tv) |
Ein populäres Beispiel für vom Menschen verursachte Veränderungen von terrestrischen Ökosystemen:
- Osterinsel: Fauna & Flora
Aber auch ohne Eingriffe des Menschen verändern sich Ökosysteme wie z.B.
- durch Vulkanismus neu entstandene Inseln (z.B. Galapagos-Inseln)
- Flussläufe (Grand-Canyon, Mündungsbereiche von Flüssen)
Diese Dynamik resultiert zum Einen aus der Veränderung dichteunabhängiger, abiotischer Faktoren (Niederschlagsmenge, Schwemmsand) zum Anderen aber auch aus der Änderung dichteabhängiger, abiotischer & biotischer Faktoren. So führt die Neubesiedelung von freien Flächen durch Pionierorganismen mit der Zeit zu einer besseren Verfügbarkeit von Nährstoffen, ein Prozess bei dem die Grenze zwischen biotischen und abiotischen Faktoren bei genauem Hinsehen nur schwer zu ziehen ist.
Die in solchen Fällen normalerweise erkennbare Abfolge verschiedener Organismengruppen, die ein Ökosystem "dominieren" bezeichnet man als Sukzession, den sich einstellenden Gleichgewichtszustand, der keine sichtbaren Veränderungen mehr erkennen lässt, als Klimax. Bleiben die Umweltbedingungen stabil, verändert sich auch die dann bestehende Biozönose, die sog. Klimaxgemeinschaft, nicht mehr.
Unter den klimatischen Bedingungen Mitteleuropas ist dieser stabile Endzustand ein Mischwald (vgl. Linder 22. Aufl. S. 102). Er stellt sich ohne Eingriffe des Menschen und ohne das Auftreten besonderer Umweltfaktoren ein, unterliegt aber auch natürlichen "Störungen" wie z.B. großflächigen Waldbränden oder Überschwemmungen.
Stabilität
Die Stabilität von Ökosystem hängt davon ab, wie gut Störungen des in der Biozönose herrschenden Gleichgewichts ausgeglichen bzw. "beseitigt" werden können. Das in diesem Kontext sehr häufig betrachtete Beispiel ist die Selbstreinigungskraft eines Sees.
Die Aspektfolge (Jahreszeiten) führt bei ausreichendem Nährstoffangebot zu einem hohen Auftreten von Biomasse in den Sommermonaten, die nach ihrem Absterben von Destruenten abgebaut wird. Solange dies auf aeroben Wege möglich ist, sind die dabei entstehenden Abbauprodukte unproblematisch und werden den entsprechenden Stoffkreisläufen zugeführt. Übersteigt die anfallende Biomasse jedoch eine durch die Sauerstoffversorgung limitierte Menge, so kann der Abbau nur anaerob erfolgen, wobei giftige Schwefelverbindungen (H2S) entstehen. Dadurch vergiftet sterben viele Organismen ab, wodurch wiederum die Menge toter Biomasse, die nur jedoch nur noch anaerob abgebaut werden kann, ansteigt. Das Gewässer abkippt um (Linder, 22. Aufl., S. 119/120).
Auslöser für diesen Prozess können ein erhöhter Nährstoffeintrag (durch Dünger & Abwässer) aber auch die Sauerstoffkonzentration reduzierende Einflusse (Wassererwärmung, niedrige Fliesgeschwindigkeit ohne Turbulenzen nach Begradigung oder Stauung) sein.
Die Verschmutzung eines Gewässers durch den Eintrag nährstoffreicher Verbindungen (z.B. Abwässer), stellt letztlich nichts anderes als eine Veränderung eines Umweltfaktors dar. Daraus folgt eine Veränderung der im entsprechenden Ökosystem anzutreffenden Biozönose hin zu Arten mit entsprechender ökologischer Potenz, von denen einige als Zeigerarten dienen können.
Solche Zeigerarten werden im sog. Saprobiensystem zur Bestimmung von Wassergüten genutzt, mit dem ausgehend von den anzutreffenden Arten (Bestimmungsschlüssel) auf die Nährstoffsituation bzw. Verschmutzung und damit die Wassergüte geschlossen werden kann. Andere Systeme stützen sich nur auf Wasserpflanzen, z.B. der Makrophytenindex.
Faktoren, die die Stabilität beeinflussen sind:
- Größe der Biotops (Fläche | Zersiedelung & Patches)
- Diversität und Artenreichtum (Artenvielfalt | Monokulturen)
- Artenzusammensetzung (Spezialisten | Generalisten, euryök | stenök)
Aus einer hohen Diversität kann nicht generell eine höhere Stabilität abgeleitet werden. In Monokulturen mit der kleinst möglichen Artenvielfalt führt der Ausfall einer Art jedoch schon per Definition immer zu einer extremen Veränderung des Ökosystems. So fehlen z.B. in landwirtschaftlichen Nutzflächen nach der Ernte oder einem Absterben der Kulturpflanzen, dem Ausfall einer Art, oft fast 100 % der Produzenten.