Nahrungspyramide w, Überbegriff für graphische Darstellungen der

Nahrungspyramide w, Überbegriff für graphische Darstellungen der Aufeinanderfolge von
Organismen eines Ökosystems auf verschiedenen Trophieebenen (Nahrungsbeziehungen,
Nahrungskette, Nahrungsnetz, Trophie; vgl. Abb. ). Auf die Produzenten (meist grüne Pflanzen),
die autotroph (Autotrophie) organismische Substanz aufbauen, folgen die heterotrophen
(Heterotrophie) Konsumenten wachsender Größenordnung. Dargestellt werden die Zahlen
(Zahlenpyramide), die Biomassen (Biomassenpyramide) oder die Energiegehalte (Energie,
Energiepyramide) der aufeinanderfolgenden Stufen (Trophieebenen). Zur Spitze der
Nahrungspyramide nehmen im allgemeinen Individuenzahl, Biomasse, Energie und
Reproduktionsrate ab, Körpergröße (Brockengrößenanspruch) und Aktionsradius der Organismen
hingegen zu. Ausnahmen sind Lebensgemeinschaften (Biozönose) mit wenigen großen Produzenten
(z.B. Bäume), denen viele kleinere Konsumenten folgen, oder mit Parasiten, die sich in großer Zahl
von wenigen, größeren Wirtstieren nähren, ferner mengenmäßig schwache, aber sehr
vermehrungsaktive Organismen, auf die sich in der höheren Trophiestufe eine größere Biomasse
aufbauen kann.
Nahrungspyramide
An der Basis einer Nahrungspyramide stehen die Primärproduzenten, an der Spitze die
Endkonsumenten. Jede Stufe der Pyramide stellt die Nahrung für die nächste Stufe dar.
Die Abb. zeigt die Nahrungspyramide im Meer (schematisiert):
a Produzenten (= Phytoplankton), b–g Konsumenten: b Zooplankton, c Planktonfresser, d
Raubfische, e Robben, f Schwertwal, g Bartenwal („Abkürzung“ der Nahrungspyramide
durch Planktonnahrung)
Energiepyramide, pyramidenförmige Darstellung der Energiegehalte (Energie) in den
Trophiestufen (Nahrungskette) eines abgegrenzten biozönotischen Systems (See, Wald usw.).
Der Energiegehalt der Trophiestufen wird mit dem griechischen Buchstaben L, der
Energietransfer zwischen den Stufen mit λ bezeichnet. Der Prozentsatz der Nutzung der
vorangegangenen Stufe ist die ökologische Effizienz. Der Vorteil dieser Betrachtungsweise
gegenüber der Biomassenpyramide besteht darin, daß Stoffumsatz der Organismen,
Energiegehalt der nicht für die nächste Stufe genutzten Organismen sowie Energieverluste
durch Atmung, Defäkation, Exkretion und Elimination (Häutungsprodukte usw.) genau erfaßt
werden.
Nettoprimärproduktion w, Produktion organischer Substanz durch Photosynthese oder
Chemosynthese, abzüglich des Verlustes durch Gesamt-Atmung (Tages- und Nachtatmung
aller grünen und nicht-grünen Pflanzenteile). Die Nettoprimärproduktion bildet die Basis der
Nahrungspyramide (Nahrungskette) und entscheidet wesentlich über Umsetzung und
Akkumulation von Biomasse in einem Ökosystem. Sie steigt mit den mittleren
Jahresniederschlägen und -temperaturen. Die Nettoprimärproduktion wird meist auf Bestände
der betreffenden pflanzlichen Organismen und die Zeitdauer eines Jahres bezogen. In
Gewässern wird sie mit Hilfe des Vergleichs der Vorgänge in lichtdurchlässigen und
lichtgeschützten Flaschen (Primärproduktion minus Respiration bzw. nur Respiration)
ermittelt, der durch Zugabe radioaktiven Kohlenstoffs (NaH14CO3) methodisch verbessert
werden kann. Die Nettoprimärproduktion wird gemessen in g Trockenmasse je m2 und Jahr
oder auch in Tonnen Trockenmasse pro Hektar (ha) und Jahr (a). Die höchsten Werte
erreichen tropische Regenwälder mit ca. 10–30 t/(ha·a), die niedrigsten werden in extremen
Wüsten (z.B. Tundra) mit ca. 0,1–4 t/(ha·a) und offenen Ozeanen [0,002–4 t/(ha·a)]
gemessen. Dagegen produzieren sommergrüne Laubwälder ca. 5–20 t/(ha·a) und Kulturland
ca. 2–10 t/(ha·a). Biomasse (Tab.), Bruttophotosynthese; Kohlenstoffkreislauf .
Um die komplexen und energetischen Beziehungen zwischen Pflanzen und Tieren
eines Ökosystems besser vereinfacht darzustellen, wählen Wissenschaftler oft die
Form einer Pyramide:
Produzenten befinden sich an der Basis, Konsumenten sind darüber angeordnet.
Hierbei werden grüne Pflanzen als Produzenten bezeichnet, da sie Energie, mit Hilfe
des Sonnenlichtes im Prozess der Photosynthese, in Kohlehydrate und Sauerstoff
umwandeln und somit Nahrung herstellen. Die darüber angeordneten Tiere
bezeichnet man als Konsumenten, da sie Pflanzen oder Tiere fressen also Nahrung
nur konsumieren.
Einen Großteil der Energie, ca. 90%, verbrauchen Fische (nicht Haie) für ihre
Bewegung, ihre physiologischen Prozesse oder das Ersetzen von Gewebe. Nur 10%,
der mit der Nahrung aufgenommenen Energie, verbleiben im
Körper des Tieres und werden an die nächst höhere Ebene weitergegeben. Und so
ist schlussendlich nur noch ein
Tausendstel der durch Photosynthese hergestellten Energie am oberen Ende einer
vierteiligen Pyramide noch
verfügbar. Da dort nur noch sehr wenig Energie vorhanden ist, können sich dort nur
sehr wenige Tiere behaupten.
An der Spitze stehen die sogenannten Top- und Superräuber. Topräuber sind Haie,
da sie eigentlich keiner weiteren Ebene als Nahrung dienen. Superräuber hingegen,
sind Haie, die sich regelmäßig auch von Topräubern ernähren können. Dies sind z.B.
der große Weiße Hai, Hammerhaie, oder auch Tigerhaie.
Nahrungspyramide
Die Nahrungspyramide ist eine Modellvorstellung des Stoff- und Energiefluss in einem
Ökosystem. Die breite Basis dieser Pyramide wird von den Produzenten gebildet, die durch
Fotosynthese Nährstoffe aufbauen. Die nächste Trophieebene wird von den Erstkonsumenten,
also den Pflanzenfressern, gebildet. Beim Übergang von einer Trophieebene zur nächsten
gehen ca. 90% der gebildeten Biomasse und der darin gespeicherten Energie durch Atmung
und Wärmeverlust verloren. Aus 1000kg Pflanzenmaterial können also 100kg Pflanzenfresser
gebildet werden. Die nächste Trophieebene stellen die Zweitkonsumenten dar, also
fleischfressende Tiere, die Pflanzenfresser fressen. Noch eine oder zwei weitere
Trophieebenen können sich anschließen, bis man zu großen Raubtieren wie dem Hai, den
Raubkatzen oder großen Greifvögeln kommt. Entsprechend der bildhaften Vorstellung einer
Pyramide nimmt die Individuenzahl/die Biomasse jeweils um 90% ab, bis die Spitze der
Pyramide erreicht ist.