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Start›Ökologie und Umwelt

Nahrungsnetze

In Silver Springs in Florida erzeugten Pflanzen in einem Jahr 20 819 Kilokalorien pro Quadratmeter. Bei den Spitzenprädatoren kamen davon 21 an. Verfolge Energie von Produzenten zu Räubern, entferne Arten aus einem Nahrungsnetz, untersuche ein Populationsmodell mit Kaninchen und Füchsen und erfahre, warum sich Gifte an der Spitze anreichern.

Fortschritt

Über diesen Kurs

In Silver Springs in Florida erzeugten die Pflanzen in einem Jahr 20 819 Kilokalorien pro Quadratmeter, und die obersten Räuber bekamen davon 21, etwa 0.1%. Im Ontariosee ist die Energie in einem Chinook-Lachs seit dem Moment, in dem grüne Algen sie aus dem Sonnenlicht aufgenommen haben, nur durch drei Mahlzeiten gewandert. Dieser Kurs verfolgt die Energie von den Produzenten bis zu den Räubern und fragt, was passiert, wenn eine Art entfernt wird.

Eine der frühesten schriftlichen Beschreibungen eines Nahrungsnetzes stammt von al-Dschahiz, einem Gelehrten in Bagdad zu Beginn der 800er-Jahre, der beobachtete, dass Stechmücken sich vom Blut von Elefanten und Nilpferden ernähren, aber selbst von Fliegen und kleinen Vögeln gefressen werden. Die sechs Einheiten beginnen mit Produzenten, Konsumenten und Destruenten und gehen dann von Nahrungsketten zu Nahrungsnetzen. In einem erfundenen Wiesennetz frisst die Maus drei Dinge und wird von dreien gefressen, sodass jede andere Art noch etwas zu fressen hat, wenn man sie entfernt. Die Einheit zur Energiepyramide nutzt die 10%-Regel. Die Einheit zu Räuber und Beute zeigt, dass die Bestände von Schneeschuhhasen und Luchsen etwa alle 10 Jahre zyklisch schwanken, wobei die Luchsbestände 1 bis 2 Jahre später folgen. Volterra veröffentlichte 1926 Gleichungen für Räuber und Beute, und Alfred Lotka war schon 1925 auf dieselben gekommen, deshalb tragen sie beide Namen. Die Einheit „Schlüsselarten“ erzählt, wie Robert Paine an einer Küste in Washington Seesterne vom Fels brach, wonach die Zahl der Arten von 15 auf 8 fiel. Die letzte Einheit stellt fest, dass Glasaugenbarsche in der Saginaw Bay mehr als viermal so viel PCB tragen wie das Phytoplankton unter ihnen. Im Labor kannst du Arten einzeln entfernen und ein Kaninchen-Fuchs-Modell laufen lassen.

Bevor du anfängst

Nahrungsnetze beginnen mit Pflanzen, die Sonnenlicht in Nahrung verwandeln, daher bietet Pflanzen nützlichen Hintergrund. Die Einheit zur Energiepyramide wandelt Kilokalorien in Prozente um, was Dezimalzahlen und Prozent behandelt, und das Räuber-Beute-Modell nutzt eine einfache Wachstumsrate.

Wenn du fertig bist

Du kannst Lebewesen in Produzenten, Konsumenten und Destruenten einteilen, aus Nahrungsketten ein Nahrungsnetz aufbauen und berechnen, welcher Anteil der Energie in Silver Springs die obersten Räuber erreicht. Du liest die Bestandsveränderungen von Hasen und Luchsen ab, erklärst, was Robert Paine mit Schlüsselart meinte, und beschreibst, wie sich PCB zur Spitze eines Netzes anreichern.

  1. 1Produzenten, Konsumenten und DestruentenIm Ontariosee hat die Energie in einem Königslachs seit ihrer Aufnahme aus dem Sonnenlicht durch Grünalgen nur drei Nahrungsschritte durchlaufen.
  2. 2Von Nahrungsketten zu NahrungsnetzenAuf der erfundenen Wiese unten frisst die Maus drei Nahrungsarten und wird von drei Arten gefressen. Entfernt man sie, bleibt allen anderen Arten etwas zu fressen.
  3. 3Die Energiepyramide und die 10-%-RegelVon den 20 819 kcal, die Pflanzen in Silver Springs pro Quadratmeter und Jahr erzeugten, erreichten 21 kcal, etwa 0.1 %, die Spitzenprädatoren.
  4. 4Räuber und Beute: Kaninchen und FüchseFangaufzeichnungen aus nordamerikanischen Wäldern zeigen einen etwa 10-jährigen Zyklus bei Schneeschuhhasen und Luchsen. Die Luchse folgen 1 bis 2 Jahre später.
  5. 5Schlüsselarten und die Yellowstone-WölfeAls Robert Paine die Seesterne von einem felsigen Küstenstreifen im Bundesstaat Washington entfernte, sank die Zahl der dort lebenden Arten von 15 auf 8.
  6. 6Gifte und invasive Arten in NahrungsnetzenIn der Saginaw Bay am Huronsee enthielten Glasaugenbarsche an der Spitze des Nahrungsnetzes mehr als viermal so viel PCB wie das Phytoplankton an der Basis.

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Quellen zu diesem Kurs (16)
  • OpenStax Biology 2e 46.1 Ecology of Ecosystems: food chains and webs, Lake Ontario chain, grazing and detrital webs, Silver Springs 20,819 / 3,368 / 383 / 21 kcal/m²/yr (openstax.org/books/biology-2e/pages/46-1-ecology-of-ecosystems)
  • 46.2 Energy Flow through Ecosystems: chemoautotrophs at hydrothermal vents (NW Eifuku, 1,535 m)
  • TLTE 14.48% (1,103 of 7,618)
  • four to six transfers, NPE caterpillar 18% and squirrel 1.6%, English Channel 4 and 21 g/m², energy pyramids always upright, biomagnification, DDT and Silent Spring, PCBs banned 1979, Saginaw Bay walleye more than four times the PCBs of phytoplankton, EPA fish advice (.../pages/46-2-energy-flow-through-ecosystems)
  • 45.6 Community Ecology: lynx and snowshoe hare cycle about 10 years, lag 1 to 2 years, nearly 200 years of trapping data, keystone Pisaster and banded tetra, foundation species kelp and coral, Asian carp 95% of biomass in parts of the Illinois River (.../pages/45-6-community-ecology)
  • National Geographic Education: Food Web (al-Jahiz, early 800s) and Energy Flow and the 10 Percent Rule (education.nationalgeographic.org/resource/food-web/, /resource/energy-flow-and-10-percent-rule/)
  • NOAA Education, Aquatic food webs (noaa.gov/education/resource-collections/marine-life/aquatic-food-webs)
  • Kingsland 2015, Alfred J. Lotka and the origins of theoretical population ecology, PNAS 112:9493 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4534218): Lotka 1925 Elements of Physical Biology, Volterra 1926
  • Bacaër 2011, A Short History of Mathematical Population Dynamics ch. 13 (D'Ancona, Adriatic fish markets, First World War)
  • Paine 1966, Food web complexity and species diversity, Am. Nat. 100:65-75 (Mukkaw Bay, 15 to 8 species)
  • Paine 1969 Am. Nat. 103:91 (keystone)
  • Lafferty and Suchanek 2016, Am. Nat. 188:365 (pubs.usgs.gov/publication/70175674)
  • NPS Yellowstone: History of Wolf Management (nps.gov/yell/learn/historyculture/wolf-management.htm: last pack killed 1926, 14 wolves January 1995, 17 in January 1996, 10 from Montana 1997)
  • Wolf Restoration in Yellowstone: Reintroduction to Recovery (nps.gov/articles/wolf-restoration-in-yellowstone-reintroduction-to-recovery.htm: 41 wolves, peak 174 in up to 16 packs, about 100 in 10 packs, about 10% a year)
  • Elk (nps.gov/yell/learn/nature/elk.htm: about 17,000 in 1995, 3,915 in 2013, 6,673 in 2022)
  • The Big Scientific Debate: Trophic Cascades (nps.gov/articles/the-big-scientific-debate-trophic-cascades.htm).

Abgerufen: 2026-10-17