Ökologische Aspekte
Wie in der Einführung schon erwähnt, befasst sich die Ökologie mit den Beziehungen der Lebewesen zueinander und zu ihrer unbelebten Umwelt. Es können verschiedenste Interaktionen zwischen den Organismen unterschieden werden; elterliche Fürsorge, Balz und Fortpflanzung, Konkurrenz, Prädation, Parasitismus, Probiosen und Symbiosen sind Beispiele hierfür. Unter Konkurrenz versteht man eine Interaktion, in der sich Lebewesen wechselseitig beeinträchtigen, da sie die selbe begrenzte Ressource nutzen. So konkurrieren Waldbäume um Nährstoffe im Waldboden, Wasser und Licht oder Tiere um pflanzliche Nahrung, Beutetiere und Brutplätze. Bei der Prädation nutzt ein Organismus zum Zweck der Nahrungsaufnahme einen Organismus anderer Art und tötet ihn dabei meist, bsw. erbeuten Raubtiere andere Tiere oder fleischfressende Pflanzen fangen und verdauen Insekten. Parasitismus ist das Profitieren eines Organismus von Körperflüssigkeiten oder anderen Substanzen eines meist erheblich größeren, artfremden Organismus, wobei der Wirt geschädigt wird. Die Bandwürmer sind ein bekanntes Beispiel für Parasiten; ebenso bekannt sind Läuse an Pflanzen. Eine Interaktion, bei der ein Organismus aus dem Zusammenleben mit einem Organismus anderer Art profitiert, ohne ihm zu nutzen oder zu schaden, wird Probiose genannt, bsw. siedeln Flechten und Moose auf Bäumen oder Seepocken an Walen und Muscheln. Und die Symbiosen sind Vergesellschaftungen von Individuen zweier unterschiedlicher Arten, die für beide vorteilhaft sind. Sehr bekannt etwa bei Anemonenfisch und Anemone oder Algen/Cyanobakterien und Pilzen, die zusammen Flechten bilden.
Dianameerkatze (Cercopithecus diana), Mutter und Jungtier.
Schwarze Holunderblattlaus (Aphis sambuci), an jungem Stängel saugend.
Symbiotische Beziehung zwischen einem Anemonenfisch (Amphiprion) und einer Anemone (Actiniaria).
Riesenotter (Pteronura brasiliensis) mit Beute.
An Gemeiner Miesmuschel (Mytilus edulis) angeheftete Seepocken (Balanidae).
Bei vielen dieser Beziehungen spielt der Nahrungserwerb eine entscheidende Rolle. Im Zusammenhang damit ist von Produzenten, Konsumenten und Destruenten in den einleitenden Abschnitten einiger Gruppen der Lebewesen schon die Rede gewesen - hierbei handelt es sich um das Prinzip der Nahrungskette, das mit Stoffkreisläufen (bsw. Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorkreislauf) einhergeht. Zugrunde liegt die Art der Lebensweise, hier wird zwischen Autotrophie und Heterotrophie unterschieden. Zu Beginn stehen autotrophe Lebewesen, welche dazu befähigt sind, unter Verwendung von Energie aus anorganischen Stoffen organische Stoffe aufzubauen. Zu ihnen gehören die Pflanzen und Algen, welche als Energiequelle das Sonnenlicht nutzen; da Stoffe produziert werden, spricht man von Produzenten. Konsumenten und Destruenten ernähren sich heterotroph, was bedeutet, dass sie organische Substanzen aufnehmen müssen, da sie diese nicht selber herstellen können. Konsumenten erster Ordnung sind Pflanzenfresser (Herbivore), Konsumenten zweiter Ordnung nutzen Konsumenten erster Ordnung als Nahrungsgrundlage (Carnivore, die sich von Herbivoren ernähren) und Konsumenten dritter Ordnung ernähren sich von Konsumenten zweiter Ordnung (Carnivore, die sich von Carnivoren ernähren, ggf. auch weitere Ordnungen). Endkonsumenten dienen keinen weiteren Konsumenten mehr als Nahrungsgrundlage. Die Zersetzer oder Destruenten bauen tote organische Biomasse und Ausscheidungsprodukte von Organismen ab. Es wird zwischen den "Zerkleinerern" und den "Mineralisierern" unterschieden; tierische Organismen, die sich von totem organischen Material ernähren (Aasfresser wie Aaskäfer, Krebstiere oder Geier, Totholzfresser wie die Termiten, Substratfresser wie der Watt- und Regenwurm, Kotfresser wie der Pillendreher) sorgen durch die Zerkleinerung und das Ausscheiden von nährstoffreichem Feinmaterial für eine vergrößerte Oberfläche und somit für eine beschleunigte biochemische Zersetzung durch Pilze und Bakterien. Die Destruenten stellen den Produzenten wieder anorganische Stoffe zur Verfügung.
Im Lebensraum Laubwald könnte eine Nahrungskette wie folgt aussehen: Blätter der Eiche (Produzent) werden von der Raupe des Eichenwicklers (Konsument erster Ordnung) gefressen; die Raupe des Eichenwicklers kann sowohl von der Blaumeise als auch vom Laubsänger (Konsumenten zweiter Ordnung) gefressen werden; beide können dem Baummarder (Konsument dritter Ordnung) zum Opfer fallen, welcher wiederum mögliche Beute des Steinadlers darstellt (Endkonsument).
Lebensraum Laubwald.
Im Lebensraum See kann eine Nahrungskette so aussehen: Einzellige, grüne Algen (Produzenten) werden von Wasserflöhen (Konsumenten erster Ordnung) eingestrudelt; diese können wiederum von Libellenlarven (Konsumenten zweiter Ordnung) erbeutet werden, die Nahrung für das Rotauge (Konsument dritter Ordnung) darstellen; Hecht oder Haubentaucher (Konsumenten vierter Ordnung), die das Rotauge fressen, können letztlich dem Seeadler (Endkonsument) zum Opfer fallen.
Lebensraum See.
Als letztes Beispiel der Lebensraum Meer: Pflanzliches Plankton (Produzenten) wird von kleinen Krebslarven (Konsumenten erster Ordnung) des tierischen Planktons gefressen; die Krebslarven können von größeren Krebsen (Konsumenten zweiter Ordnung) gefressen werden, welche wiederum Scholle oder Makrele (Konsumenten dritter Ordnung) zum Opfer fallen könnten; diese stellen letztlich Beute des Seehundes (Endkonsument) dar.
Lebensraum Meer.
Nahrungsketten sind jedoch nur vereinfachte Modelle - die meisten Pflanzen- und Tierarten dienen mehreren anderen Arten als Nahrung, die meisten Konsumenten ernähren sich von mehreren anderen Arten und Allesfresser ernähren sich sowohl herbivor als auch carnivor. Die realen trophischen Beziehungen sind daher wesentlich komplexer und werden als Nahrungsnetz bezeichnet.
Laubwald, See und Meer sind Beispiele für Biotope - darunter versteht man einen bestimmten Lebensraum einer Lebensgemeinschaft, zusammen ein Ökosystem bildend; unsere Erde beherbergt viele verschiedene Ökosysteme, die mehr oder weniger eng miteinander verzahnt sind. Ein Biotop ist durch ganz bestimmte abiotische Umweltfaktoren gekennzeichnet, zum Beispiel von Temperatur, Lichtmenge oder Niederschlag. So ist die Temperatur im tropischen Regenwald durchschnittlich höher als im Mischwald der gemäßigten Zone, die Lichtmenge ist in der Tiefsee eine andere als im Flachwasserbereich und der Niederschlag fällt in den Wüsten wohl mit am geringsten aus.
Die Erde beherbergt viele verschiedene Lebensräume; v.l.o. im Uhrzeigersinn: Stranddüne, Nadelwald, Feuchtwiese, Meer, Kornfeld, tropisches Korallenriff, See, tropischer Regenwald.
Lebewesen sind an die Gegebenheiten ihrer Umwelt angepasst. Bsw. unterscheiden sich Bau und Funktion von Blättern bei Pflanzen feuchter Standorte, etwa die Weiße Seerose im Teich, und Pflanzen trockener Standorte, etwa die Königskerze auf einer Trockenwiese. Ebenso im Tierreich, z.B. sind die Ohren der in wärmeren Regionen lebenden Wüstenfüchse groß und flächig, wohingegen die Ohren der in kälteren Regionen lebenden Eisfüchse klein und gedrungen sind. Auch das fallende Laub der Laubbäume entsprechender Breiten im Herbst ist eine Anpassung an den Lebensraum bzw. die Bedingungen im Lebensraum. Eine Pflanze, die in den Tropen beheimatet ist, würde den Wintereinbruch in der gemäßigten Klimazone nicht überleben. Daneben existieren natürlich auch Anpassungen an biotische Umweltfaktoren, etwa schnelles Laufvermögen, um Prädatoren zu entkommen. Auch hier gilt: Ist die Art nicht entsprechend angepasst, ist das Überleben nur schwer möglich; ihre Individuen würden vermehrt dem Feind zum Opfer fallen.
Angepasst an feuchte Standorte: Weiße Seerose (Nymphaea alba) mit ihren Schwimmblättern und den nur oberseits liegenden Spaltöffnungen.
Angepasst an trockene Standorte: Königskerze (Verbascum) mit ihrem dichten Filz aus weißen Haaren an den Blättern.
Fallendes Laub im Herbst; eine Anpassung der Bäume an die gemäßigte Klimazone.
So besitzen alle Organismen bestimmte Toleranzbereiche, welche die Spanne jeweils eines Umweltfaktors angeben, in der die Lebensfunktionen aufrecht erhalten werden können; innerhalb des Toleranzbereichs steht die ökologische Potenz für das Vermögen, Schwankungen der Umweltfaktoren in bestimmten Grenzen zu ertragen und gedeihfähig zu bleiben. Er kann gering oder hoch ausfallen; die Waldkiefer bsw. hat bezogen auf den abiotischen Faktor Wasser (im Boden) einen hohen Toleranzbereich und kann sowohl auf trockenen und sandigen Böden als auch auf feuchten Moorböden wachsen. Die Forelle hingegen kann nur bei einem kleinen Temperaturspektrum existieren, womit der Toleranzbereich hinsichtlich der Wassertemperatur klein ist. Die folgende Abbildung zeigt den Toleranzbereich von Waldziest hinsichtlich Wuchshöhe und Entwicklung bei unterschiedlichen Lichtstärken.
Wachstum von Waldziest bei unter-schiedlichen Lichtstärken.
Es sei erwähnt, dass insbesondere die Bakterien und Archaeen zahlreiche extremophile Arten umfassen. Sie sind an verschiedenste, eher als lebensfeindlich einzuschätzende Umweltbedingungen angepasst wie sehr hohe Temperaturen bis 150°, einen pH-Wert über 9, einen pH-Wert unter 3 oder sehr hohe Strahlungsdosen. So unterschiedlich die Anpassungen und Toleranzbereiche von Art zu Art auch sein mögen - es können auch gemeinsame "Mindestanforderungen" ausgemacht werden, wozu das Vorhandensein bestimmter chemischer Elemente (insbes. Kohlenstoff), die Verfügbarkeit einer Energieform und flüssiges Wasser gehören.
Der menschliche Einfluss auf die Erde ist spätestens seit dem Jahr 1800 zu einem wesentlichen Faktor geworden. Der Mensch schädigt und zerstört durch sein Handeln viele natürliche Lebensräume; es sei das Roden der Regenwälder, der treibende Müll in den Meeren oder die globale Erwärmung genannt. Ursache von letzterem stellen die durch Fabriken, Fahrzeuge, Landwirtschaft oder Massentierhaltung emittierten Treibhausgase (wie Kohlenstoffdioxid, Methan oder Distickstoffoxid) dar. Zu den erwarteten und teils bereits beobachteten Folgen gehören Meereis- und Gletscherschmelze, Meeresspiegelanstieg, das Auftauen von Permafrostböden, wachsende Dürrezonen und zunehmende Wetter-Extreme mit entsprechenden Rückwirkungen auf die Lebens- und Überlebenssituation der Lebewesen (Artensterben). Das Ausmaß ist abhängig von der Höhe und Dauer der Erderwärmung; mit wachsender Erkenntnis steigt allerdings auch das Verantwortungsbewusstsein für den Umgang mit unserer Umwelt und so werden mehr und mehr Maßnahmen zum Schutze dieser getroffen. Beispiele hierfür sind die Errichtung von Naturschutzgebieten, die Verringerung der Vermüllung unserer Meere und der Ausstieg aus der Kohle in Verbindung mit dem Wechsel zu Wind- oder Solarenergie. Zahlreiche Naturschutzorganisationen setzen sich für die Erhaltung der Biodiversität und letztlich auch für die Gesundheit und Überlebensfähigkeit der Menschen ein.