Industrielle Landwirtschaft. Welche Auswirkungen hat sie auf die Biodiversität?

Inhaltsverzeichnis

INHALTSVERZEICHNIS

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

1 EINLEITUNG

2 GRUNDLAGEN
2.1 Kulturlandschaft
2.2 Stickstoff
2.3 Phosphor
2.4 Methan
2.5 ÖKOSYSTEME
2.6 Energiekreislauf
2.7 Nährstoffkreislauf

3 BIODIVERSITÄT
3.1 Genetische Vielfalt
3.2 Artenvielfalt
3.3 ÖKOSYSTEMARE Vielfalt

4 BIODIVERSITÄT IN DER LANDWIRTSCHAFT

5 LANDWIRTSCHAFT ALS TEIL DER BIODIVERSITÄT
5.1 BIODIVERSITÄT IN VERSCHIEDENEN LANDWIRTSCHAFTSFORMEN
5.2 Geschlossener Betriebskreislauf der ökologischen Landwirtschaft
5.3 Belastung der Lebensräume
5.3.1 Bodenschutz
5.3.2 Gewässerschutz
5.3.3 Schutz der Artenvielfalt

6 VERGLEICH ZWISCHEN KONVENTIONELLER UND ÖKOLOGISCHER LANDWIRTSCHAFT
6.1 Konventionelle Landwirtschaft
6.2 ÖKOLOGISCHE LANDWIRTSCHAFT
6.3 Vergleich

7 BIODIVERSITÄT IN DEUTSCHLAND

8 FAZIT

LITERATURVERZEICHNIS

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Welche Güter produzieren Kulturpflanzen

Abbildung 2: Nahrungsstufe Pyramide

Abbildung 3: Energiefluss

Abbildung 4: Energiekreislauf/ Energieflussals komplettes Schaubild

Abbildung 5: Nährstoffkreislauf und Nahrungsbeziehung im Boden

Abbildung 6: Anzahl der Arten und Anteil nah Trendkategorien der Brutvögel (n=248) über 12 Jahre (links) und 36 Jahre (rechts). Zu- und Abnahme (EU-Krit.): Arten mit nach EU- Kriterien gerichteten Trends, nach NATIONALEN KRITERIEN STABIL

Abbildung 7: BMU Zustand der Tier- und Pflanzenarten, Bericht FFH 2019, vom 19.05.2020

Abbildung 8: Actor Networktheory-angwandtauf die Landwirtschaftund Biodiversität nach Bruno Latour

Abbildung 9: Landwirtschaftliche Produktivitätvon Kulturpflanzen

Abbildung 10: Flächennutzung in Deutschland

Abbildung 11: Dimension von Anzahlvon Organismen unter einem Furabdruckauf einerWiese

Abbildung 12: Fülle der Bodenorganismen und ihre Funktionen

Abbildung 13: Bestäubung

Abbildung 14: Ökologischer Betriebskreislauf der Landwirtschaft

Abbildung 15: Vergleich Biologische Landwirtschaft und konventionelle Landwirtschaft

Abbildung 16: Anteil an artenreichem Grünland nach biologisch-konventionell und Milch / Mutterkuhhaltung (links Grünland, rechts relativzum Gesamtgrünland in Prozent)

Abkürzungsverzeichnis

GAP Gemeinsame Agrarpolitik

1 Einleitung

Wissenschaftler beschäftigen sich seit kaum mehr als 30 Jahren, vor allem Biologen und Ökologen, mit dem neu geprägten Begriff der Biodiversität. Der rasante Verlust der Lebensfülle auf der Erde bewegt inzwischen aber immer mehr Menschen. Wir bemerken, dass, in unserem vom Klima Mitteleuropa vor allem in unserer Kulturlandschaft es nicht mehr zu übersehen ist, dass das Schwinden der noch Mitte letzten Jahrhunderts so reichen Artenfülle auf Äckern und Wiesen, und den Wäldern, an Flüssen und Seen und in den Mooren hat alle Teile unserer Landschaft erfasst hat. Der Hauptgrund dafür ist eine Agrarindustrie, eine Landbewirtschaftung, die in Deutschlands schon mehr als ein Drittel der Kulturlandschaft überformt hat mit all ihren ökologischen, sozialen und auch moralischen Folgen. Die Schuld dafür ist dennoch nicht bei dem tätigen Landwirt zu suchen, sondern Ausdruck eines Wirtschaftssystems, das meint, schrankenlos wachsen zu müssen, die Arbeitsproduktivität steigern zu müssen, getrieben von Gewinnmaximierung, der Gier nach dem Profit. Deshalb sollte investiert werden, egal ob das zu Schaffende sinnvoll ist, gebraucht wird oder verantwortbar ist.

Es ist in einer Welt mit sich immer stärker abzeichnenden globalen ökologischen Grenzen nicht mehr zu akzeptieren. Die Vernunft sagt uns, das ist zukunftslos, zerstört nicht nur die Würde des Menschen, die soziale Gemeinschaft, sondern zerstört auch die Funktionstüchtigkeit der Natur, des Naturhaushaltes und damit die Lebensgrundlage. Unser Zustand der Welt, die Verwundbarkeit der großen Ökosysteme dieser Erde, ihre in Teilen bereits irreversible Zerstörung, der soziale Zusammenbruch ganzer Kulturen und das stets verbunden mit Kriegen, Vertreibung und Flüchtlingsströme zwingt uns, Fragen des Erhalts des Kapitalstocks Natur um unser selbst willen so grundsätzlich zu stellen. Die ausgelöste Überschreitung der planetaren Grenzen, vor allem wissenschaftlich festgemacht beim globalen Biodiversitätsschwund, aber auch die inzwischen unbeherrschten Nährstoffflüsse bei Stickstoff und Phosphor, ihre Deposition in allen Ökosystemen drängen umzusteuern. Und warum das alles, weil wir ohne Vielfalt nicht leben können!¹ Denn Biodiversität schafft Arbeitsplätze, ernährt uns, erhält uns gesund, bietet Erholungsräume, liefert sauberes Wasser und ermöglicht überhaupt erst Existenz. Für unseren Alltag ist Biodiversität entscheidend, nicht nur durch all die Pflanzen und Tiere, die wir unmittelbar brauchen, sondern auch indirekt durch die vielfältigen Funktionen einer intakten Natur. Eine höhere Biodiversität stabilisiert die Ökosysteme und schützt so vor Krankheiten.²

Heutzutage steht gegenwärtig vor allem in der Gesellschaft die Entscheidung des Konsumenten zwischen herkömmlichen oder biologischen nachhaltig angebauten Lebensmitteln. Aber nicht nur Lebensmitteln, sondern auch weitere Güter werden durch Kulturpflanzen produziert. Dies wird im nächsten Schaubild verdeutlicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Welche Güter produzieren Kulturpflanzen3

Hierbei lässt sich feststellen, dass das ökologische Bewusstsein der Bevölkerung in Deutschland permanent wächst. Im Vordergrund steht hierbei, dass es als wichtig betrachtet wird, dass die Umwelt geschont wird und Nutztiere eine artgerechte und ethisch auch vertretbare Haltung erfahren. Dabei ist es auch von Interesse einen zur gleichen Zeit spezifischen und übergeordneten Blickwinkel auf die Legitimation verschiedener Agrarwirtschaftsformen dabei anzunehmen. Denn heutzutage ist der Begriff der Biodiversität sowohl in Forschungen als auch zu Themen wie Mensch und Umwelt oder Nachhaltigkeit und Umweltschutz zu finden.

Die folgende Hausarbeit beschäftigt sich mit dem Thema Zusammenstellung aktueller Untersuchungen zu Auswirkung der industriellen Landwirtschaft auf die Biodiversität. Hierbei geht es darum wie Biodiversität in der Landwirtschaft eine Rolle spielt und diese beeinflusst. Durch die Basis der Klärung von Biodiversität soll es zu einer Untersuchung und Darstellung zwischen der Landwirtschaft und der biologischen Vielfalt kommen. Zunächst wird Biodiversität genauer erläutert, um einen Einstieg in das Thema zu erhalten, dann wird sich auf die Biodiversität in der Landwirtschaft bezogen. Im darauffolgenden Kapitel wird dann das Thema der Umsetzung der Biodiversitätsförde- rung in der industriellen Landwirtschaft angesprochen. Anschließend wird ein vergleich aufgestellte zwischen ökologischer und konventioneller Landwirtschaft. Und um das Thema abzuschließen wird die Biodiversität in Deutschland angesprochen und erläutert, um daraufhin das Fazit widerzuspiegeln.

2 Grundlagen

Für das Verständnis der vorliegenden Arbeit werden zunächst Grundbegriffe erläutert, Um das Verständnis zum Thema Biodiversität zu Vertiefen.

2.1 Kulturlandschaft

Die Kulturlandschaft ist eine überwiegend durch anthropogene Ökosysteme gebildete Landschaft mit vorherrschender Nutzfunktion. Dabei gilt als Landschaft allgemein ein Teil der Erdoberfläche, die Geosphäre, der nach seiner Gestalt, dem äußeren Bild und dem prozessualen und funktionalen Zusammenwirken seiner Erscheinungen sowie den inneren und äußeren Lagebeziehungen an einer konkreten Erdstelle eine räumliche Einheit von bestimmtem Charakter bildet.

In der Kulturlandschaft sind an die Stelle natürlicher Ökotope anthropogen bedingte Kulturökotope getreten. Kulturlandschaft wird durch bewirtschaftete Natur bestimmt, in der charakteristische jahresrhythmische Pflegemaßnahmen und Nutzungen stattfinden, vor allem durch Wiesenmahd, Vieh- umtrieb, Bewässerung und Entwässerung, Heckenschnitt und dem Waldbau. Neben der primären Landwirtschaft und forstwirtschaftlich genutzten Kulturlandschaft mit ihren ursprünglich meist dörflichen Siedlungsformen können auch die städtisch-industriellen Ballungsräume als intensivste genutzte Kulturlandschaften betrachtet werden. Die kleinräumig parzellierte Agrarlandschaft Mitteleuropas vom 16. bis Mitte des 20. Jahrhunderts bewirkte ein starkes Anwachsen der Biodiversität mit höchsten Werten der Flora um 1850. Seitdem verarmten die Kulturlandschaften infolge Agrarreform, mineralischer Düngung, wirksamerer Geräte und Pflanzenzucht und Tierzucht stark, verstärkt mit der Industrialisierung der Landwirtschaft seit 1950. Folge ist eine starke Ausräumung der Kulturlandschaft und großflächige Nivellierung der Standortbedingungen, sodass häufig von einer Kultursteppe gesprochen wird. Die Eigenart einer Landschaft, Schutzgut nach dem Bundesnaturschutzgesetz, wird maßgeblich durch Relikte der historischen Kulturlandschaftsentwicklung bestimmt, wie Zwergstrauch Heiden (Lüneburger Heide), Teichlandschaften, Hudewälder, Gerichtslinden, Wallhecken, Burgen usw.

In den dicht besiedelten Industrieländern konzentrieren sich Bestrebungen des Naturschutzes auf Kulturlandschaften, da Naturlandschaften fehlen. Hier gewinnen Anforderungen einer dauerhaftnachhaltigen und umweltgerechten Entwicklung neben dem traditionellen segregativen Naturschutz eine wachsende Bedeutung. In verschiedenen Konzepten spiegelt sich das Bestreben nach Erhalt landschaftlicher Vielfalt mit hoher biotischer und abiotischer, landschaftsstruktureller Diver- sität in Kulturlandschaften wider, wie z.B. dem Biotopverbundssystem.³

2.2 Stickstoff

Stickstoff {lat. Nitrogenium) bezeichnet das chemische Element aus dem Periodensystem der Elemente mit dem Symbol N und der Ordnungszahl 7. Atomar kommt Stickstoff in der Natur kaum vor, da es sich sofort durch eine stark exotherme Reaktion zu molekularem Stickstoff N2 verbindet. Stickstoff tritt elementar nur in Form eines kovalenten Homodimers, einer chemischen Verbindung aus zwei Stickstoff Atomen auf molekularem Stickstoff. Molekularer Stickstoff ist der Hauptbestandteil der Luft.

Er ist für die Lebewesen ein essentielles Element, das durch Stickstofffixierung auf natürlichem Wege organisch gebunden wird. In organischer Form ist er als Baustein der Proteine ein wichtiges Hauptelement aller Organismen. Stickstoff ist ein zentrales Element im Stickstoffkreislauf der Ökosysteme und wird von den Lebewesen in einem energieintensiven Prozess organisch gebunden und verfügbar gemacht. Er kommt in Mineralien sehr selten vor. Auf der Erdoberfläche und in der Luft ist er fast ausschließlich abiotisch in der Anfangszeit der Erde entstanden und wurde später von den Lebewesen gebunden.

Das ElementsymboIN leitet sich von der lateinischen Bezeichnung nitrogenium (von altgriech. vnpov „Laugensalz" und altgriech. yevoq „Herkunft") ab.

Die deutsche Bezeichnung Stickstoff erinnert daran, dass molekularer Stickstoff Flammen löscht („erstickt") oder dass ein Lebewesen (z. B. ein Mensch) in reinem Stickstoff erstickt.⁴

Natürliches Vorkommen und Kreislaufdes Stickstoffs:

Im 19. Jahrhundert erkannte man, dass ein großer Teil der pflanzlichen Materie Stickstoff enthält und ein wichtiges Bauelement aller Lebewesen ist. Er ist das wesentliche Element der Proteine und Proteide (Eiweißstoffe) und der DANN. Stickstoff ist daher auch Baustein aller Enzyme, die den pflanzlichen, tierischen und menschlichen Stoffwechsel steuern. Stickstoff ist für jedes Leben unentbehrlich.

Stickstoff in der Luft:

Die Lufthülle der Erde besteht zu 78,09 Vol. % (75,53 % Gewichtsanteil) aus molekularem Stickstoff. Lediglich eine kleine Anzahl von Mikroorganismen kann ihn nutzen, in ihre Körpersubstanz einbauen oder auch an Pflanzen abgeben. Pflanzen können, soweit bekannt, den gasförmigen Stickstoff der Luft nicht unmittelbar nutzen. Die Überführung in eine Form, die von den Pflanzen verwertbar ist, geschieht durch

Knöllchenbakterien:

Diese sehr kleinen Lebewesen dringen in die Wurzeln der sogenannten Leguminosen ein. Sie ernähren sich von den Assimilaten der Pflanze. Im Tausch dafür liefern sie der Wirtspflanze Stickstoff, den sie selbst direkt aus der Luft aufnehmen. Diese Lebensgemeinschaft ist eine Symbiose. Sie ermöglicht den Leguminosen die Besiedelung auch schlechter Standorte, weshalb der Mensch diese Pflanzen zur „Gründüngung", also Anreicherung des Bodens mit Stickstoff nutzt.

Freilebende Mikroorganismen:

Die nichtsymbiotische Stickstoffbindung beruht auf der Fähigkeit einiger freilebender Mikroorganismen, z. B. Azotobacter und Cyanobakterien, Luftstickstoff zum Aufbau von körpereigenem Eiweiß zu verwenden. Bei ackerbaulicher Nutzung wird die Größenordnung der Bindung von atmosphärischem Stickstoff durch freilebende Mikroorganismen mit 5-15 kg/ha und Jahr angenommen.

Elektrische Entladung bei Gewittern:

In niederschlagsreichen Gebieten können jährlich 20-25 kg N/ha und Jahr durch Regenfälle dem Boden zugeführt werden. Das geschieht dadurch, dass die Kraft der elektrischen Entladung Sauerstoff und Stickstoff in der Luft zu Stickstoffoxiden verbindet, die mit dem Regenwasser letztendlich zu Salpetersäure reagieren und diese Salpetersäure im Boden zu Nitraten wird.⁵

Ammoniak-Synthese:

Die Chemiker Haber und Bosch haben zu Anfang des 20. Jahrhunderts ein Verfahren entwickelt, mit dem aus Luftstickstoff und WasserstoffAmmoniak hergestellt werden kann.⁶

Die durch das Haber-Bosch-Verfahren möglich gewordene Nutzung des unerschöpflichen N-Vorra- tes der Atmosphäre hat in den zurückliegenden Jahrzehnten wesentlich zur Leistungssteigerung der landwirtschaftlichen Produktion beigetragen. Die Ernährungssicherung der Weltbevölkerung konnte damit wesentlich verbessert werden. Die Pflanze baut aus dem aufgenommenen Stickstoff pflanzliches Eiweiß auf, das Mensch und Tier als Nahrung und zum Aufbau des eigenen Körpereiweißes dient. Im menschlichen und tierischen Organismus wird das Eiweiß zum großen Teil wieder abgebaut und mit dem Kot und Harn ausgeschieden.

Autoabgase:

Durch die Verbrennung fossiler Energieträger (Benzin, Diesel) werden durch den Autoverkehr Stickstoffverbindungen freigesetzt. Bei dem Verbrennungsvorgang entstehen Stickoxide (NOx, vor allem Stickstoffdioxid N02, aber auch Stickstoffmonoxid NO und andere NOx-Verbindungen). In der Vergangenheit wurden diese direkt in die Umgebung entlassen; heutzutage besitzen die meisten AutosKatalysatoren, welche diese Verbindungen reduzieren: NOxwird im Katalysator zu Ammoniakreduziert, dieses wird im Beisein von Wasser in Ammonium umgewandelt (Ammo- niak/Ammonium-Gleichgewicht in angesäuerter Lösung: NH3 + H30+ ^ NH4+ + H20). Sowohl die oxidierten als auch die reduzierten Stickstoffverbindungen werden über die Luft verfrachtet und tragen zu einem beträchtlichen Teil zur Eutrophierung benachbarter Ökosysteme bei.

Stickstoff im Boden:

In der Ackerkrume (A-Horizont) liegen meist mehr als 95 % des Gesamt-N als organisch gebundener Stickstoff in lebenderWurzelmasse, abgestorbener Pflanzenmasse, Humusstoffen und Bodenlebewesen vor. Der Rest von weniger als 5 % ist anorganischer Stickstoff in Form von Ammonium-N oder Nitrat-N und in sehr geringer Menge in Form von Nitrit-N. Der Gesamtstickstoffgehalt der Böden ist stark abhängig von deren Kohlenstoffgehalt. Er wird durch Klima und Vegetation, Bodenart, Geländegestalt und Maßnahmen des Landwirts, wie Bodenbearbeitung, beeinflusst.

Stickstoff in Pflanzen:

Stickstoff wird in die Photosynthese Produkte eingebaut, um unter anderem Eiweiße herzustellen, und fördert so das Wachstum. Je nach Art liegt der Anteil derTrockensubstanz bei 2-6 %, oder bei durchschnittlich 1,5 %. Die Aufnahme des Stickstoffs erfolgt meist in Form

von Ammonium oder Nitrat.8

Mangelsymptome:

- kümmerlicherWuchs
- blassgrüne Farbe der Blätter. Ältere werden chlorotisch und fallen vorzeitig ab.
- zu frühes Blühen (Not Blüte)

Überschusssymptome:

- MastigerWuchs
- Blätterdunkelgrün
- Blüteverzögert
- Pflanze frost- und krankheitsanfällig9

2.3 Phosphor

Phosphor (von griechisch ^wq-^opoq phosphoros „lichttragend", vom Leuchten des weißen Phosphors bei der Reaktion mit Sauerstoff) ist ein chemisches Element mit dem Symbol P und derOrdnungszahll5. Phosphor kommt in mehreren, sich untereinander stark unterscheidenden Modifikationen vor. Phosphorverbindungen sind für alle Lebewesen essentiell und bei Aufbau und Funktion der Organismen in zentralen Bereichen beteiligt, wie derDNAund der zellulären Energieversorgung (ADP/ATP).

Phosphor Im Boden:

Auf natürlichem Wege gelangt Phosphor einerseits über die Apatit-Verwitterung in den Boden oder aber aus zersetzter organischer Materie. Die atmosphärische Deposition spielt bei Phosphor nur eine untergeordnete Rolle. Durch Düngung erhöht der Mensch aktiv den Phosphorgehalt im Boden meist über Phosphate. Als Hauptfaktoren der Verluste kann die Erosion betrachtet werden. Die Auswaschung ist sehr gering und abgesehen von Phosphan-Gas kommt es zu keiner Ausgasung aus dem Boden. Phosphor besitzt eine sehr schlechte Löslichkeit. So führt zum Beispiel eine Adsorption an Fe und AI Hydroxide in sauren Böden zu einer Phosphatfixierung.

In basischen Böden kommt es zu einer Ausfällung mit Ca. Generell kann man zwischen drei unterschiedlichen Phosphatfraktionen im Boden unterscheiden:

1. In der Bodenlösung verfügbares Phosphat ist direkt pflanzenverfügbar. Jedoch ist diese mit 1-2 kg/ha die kleinste Fraktion.
2. Labiles Phosphat ist durch spezifische Sorption an Eisen- und Aluminium-Oxide oder an Tonminerale locker gebunden. 450-900 kg/ha können so im Boden vorliegen. Durch Resorption kann aus dieser Fraktion bodenverfügbares Phosphat gebildet werden.
3. Stabiles Phosphat hat praktisch keine Bedeutung für die Pflanzenernährung, obwohl es mit 3000-6000 kg/ha die größte der drei Fraktionen ist. Als wichtigste Vertreter seien hier Apatite und Calciumphosphate genannt.

Biologische Bedeutung:

Phosphor ist für alle biologischen Organismen essentiell. Phosphorverbindungen sind Bestandteil der DNA- und RNA-Moleküle, der Trägersubstanz der Erbinformationen aller Lebewesen. Die stark phosphorhaltige VerbindungAdenosintriphosphatspielt eine entscheidende Rolle beim Energiestoffwechsel (aktivierte Zucker) der Zellen. Phosphor ist weiterhin in Zuckerphosphaten, Phospholipiden und Coenzymen enthalten. Die Phosphorylierung ist einer der wichtigsten Regulationsmechanismen in Organismen. Phosphate sind auch ein elementarer Bestandteil des pH- Puffersystems im Blut.

DieTrockenmasse von terrestrischen Pflanzen enthält ca. 0,2 % Phosphor (Epstein 1972, 1994 (1)), die von Säugetieren wie Menschen ca. 4 %. Die Gerüstsubstanz von Knochen und Zähnen besteht hauptsächlich aus Hydroxylapatit (Ca5(P04)30H). Der Körper eines Menschen von 70 kg Gewicht enthält etwa 700 Gramm Phosphor, wovon 600 g fest im Knochensystem gebunden sind. Der Tagesbedarf eines erwachsenen Menschen beträgt ca. 0,75 Gramm Phosphor, vor allem in Milchprodukten, Fleisch, Fisch und Brot ist er reichhaltig vorhanden. Die Phosphatverfügbarkeit wirkt für Pflanzen vielfach als limitierender Wachstumsfaktor, weswegen in der Landwirtschaft große Mengen phosphathaltigen Düngers ausgebrachtwerden müssen.10

Ökologie:

Phosphor ist wegen seiner unverzichtbaren physiologischen Rolle einer der wichtigsten Pflanzennährstoffe. Allerdings neigen die in der Natur hauptsächlichen Phosphorvorkommen, die Phosphate, zur Bildung schwer löslicher und damit schwer verfügbarer Verbindungen. Trotz seines vergleichsweise geringen Bedarfsmengenanteils gerät Phosphor deshalb meist in die Rolle des „Limitierenden Faktors" entsprechend Liebigs Minimumgesetz. Die Landwirtschaft reagiert auf diese Tatsache mit dem Ausbringen von phosphathaltigen Düngemitteln, um den Pflanzenertrag zu steigern.

Die Produktion von Biomasse hängt in den Gewässern meist direkt mit der verfügbaren Menge an Phosphor zusammen. Steigerungen des Phosphoreintrags in Seen führen deshalb zur Eutrophierung. Ganz allgemein beurteilt man den Zustand von Seen nach ihrem „Nährstoffgehalt" und dessen Folgen für das Wachstum von Algen, und meint damit praktisch immer den verfügbaren Phosphorgehalt. Auch in den Flüssen spielt Phosphor eine wichtige eutrophierende Rolle. Deshalb wird in neueren Kläranlagen durch gesonderte P-Rückhaltestufen das bei der Klärung entstehende Phosphat ausgefällt. Wegen der ökologisch zentralen Bedeutung des Phosphats spielt auch die quantitative Phosphoranalytik eine wichtige Rolle in der Praxis der chemischen Gewässerüberwachung.⁷

2.4 Methan

Methan wird auchSumpfgasund Methylwasserstoff genannt, es ist ein farbloses und geruchloses Gas. Das Wort stammt wohl aus dem griechischen "MeBöviov aépiov" (Methanion Aerion) und zeigt, dass auch die Griechen schon von dem entzündlichen Gas wussten. So gab es in Kleinasien Orte, an denen sich Methangas-Quellen entzündeten. Ein Vulkangebiet, in dem solche Gase vorkamen, bekam nach diesem Gas auch den Namen "Methana". Es ist das einfachste Alkan und der einfachste Kohlenwasserstoff überhaupt, die Summenformellautet CH4, die C-H-Bindungen weisen in die Ecken einesTetraeders. Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas und Biogas und ein wichtiger Bestandteil von Holzgas. Nach Kohlenstoffdioxid ist es das bedeutendste von Menschen freigesetzte Treibhausgas, wobei es 20 bis 30 mal wirkungsvoller ist, allerdings in kleineren Mengen in der Atmosphäre vorkommt. Dort reagiert es mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Dieser Prozess ist allerdings langsam, die Halbwertszeit wird auf 14 Jahre geschätzt. Methan wird als Heizgas verwendet und dient als Ausgangspunkt für viele andere organische Verbindungen. Methan wird bei biologischen und geologischen Prozessen ständig neu gebildet und freigesetzt.⁸

Biologie, Klimatologie und Geologie von Methan:

Methan ist ein wichtiges Treibhausgas. Das Erwärmungspotential von Methan ist 25 xl höher als das von Kohlenstoffdioxid. Die zunehmende Haltung von Rindern und der häufige Nassreisanbau führen zu einer Verstärkung des Treibhauseffektes. Die Methanbildner sind für die ständige Neubildung von Methan hauptverantwortlich. Ein Hausrind stößt täglich etwa 150-250 I Methan aus, weil im Rindermagen Methanbildner bei der Zersetzung vonZellulosehelfen. Neue Erkenntnisse zeigen, dass Pflanzen ständig Methan produzieren und so schon immer zum Methan-Gehalt der Atmosphäre beitragen.

Methan war nebenAmmoniakundWasserdampfein wichtiger Bestandteil der Uratmosphäre. Hierbei soll es nach Stanley Miller eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Erdatmosphäre gespielt haben. In einem Versuch setzte er diese Gase eine Woche lang elektrischen Entladungen aus, wobei zahlreiche organische Verbindungen, unter anderem Aminosäuren, entstanden. In einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wird Methan langsam, insbesondere durch Hydroxyl-Radikale, oxidiert. Ein einmal in die Atmosphäre gelangtes Methan-Molekül hat dort eine durchschnittliche Verweilzeit von zwölfJahren.⁹

2.5 Ökosysteme

Das Ökosystem setzt sich aus unbelebten (abiotischen) und belebten (biotischen) Komponenten zusammen. Die Gesamtheit der biotischen Organismen, der Tiere und Pflanzen, wird auch als Biozönose oder Lebensgemeinschaft bezeichnet. Die Biozönose besiedelt einen unbelebten Lebensraum, das Biotop.

Unbelebte Komponenten sind z.B. das Gestein, der Mineralboden, die Luft und das Klima mit seinen Temperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Niederschlagsbedingungen. Biotop und Biozönose bilden also gemeinsam ein Ökosystem. Dabei treten Biotop und Biozönose nie isoliert auf, sondern immer nur in kombinierter Form als Ökosystem. Denn das Fehlen des einen, würde die Existenz des anderen unmöglich machen (Ohne Lebensraum/Lebewesen keine Lebewe- sen/Lebensraum). Je nach den sich daraus ergebenden Lebensbedingungen entwickeln sich unterschiedliche Ökosysteme, wie z.B. ein Wald, eine Wiese, ein Gewässer oder ein Moor.¹⁰

Im Laufe der Entwicklung stellt sich ein ökologisches Gleichgewicht ein, das durch zahlreiche miteinander vernetzte Stoffkreisläufe (z.B. Sauerstoff-, Kohlenstoff-, Wasser- und Nährstoffkreislauf) aufrechterhalten wird. Die Lebewesen in einem Ökosystem werden je nach ihrer Funktion in drei Klassen eingeteilt:

Produzenten (Erzeuger):

Sie wandeln Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe von Sonnenenergie in Biomasse (organische Substanz) um. Zu diesem Umwandlungsprozess, der als Photosynthese bezeichnet wird, sind nur Pflanzen und bestimmte Bakterien fähig. Die Produzenten stellen somit ein wichtiges Glied im Energiekreislauf und Stoffkreislauf des Ökosystems dar.

Konsumenten (Verbraucher):

Alle Konsumenten, Tiere und Menschen, sind direkt oder indirekt auf die Produktion von Biomasse angewiesen. Die Pflanzenfresser (Herbivoren) ernähren sich direkt von der organischen Substanz, die Fleischfresser (Carnivoren) wiederum ernähren sich von den Herbivoren oder anderen Carnivoren.

Destruenten (Zersetzer):

Destruenten sind Regenwürmer, Asseln, Springschwänze usw. zerkleinern und verdauen organische Substanz, die in den Mineralboden eingearbeitet wird.

Reduzenten (Mineralisierer):

Die Reduzenten, Pilze und Bakterien zerlegen die teilzersetzte Biomasse der Destruenten in

ihre anorganischen Ausgangsstoffe wie z.B. Magnesium, Calcium, Phosphor, die von den Produzenten wieder aufgenommen werden. Zersetzer und Mineralisierer sind zur Aufrechterhaltung der Stoffkreisläufe und der Energieflüsse in einem Ökosystem unentbehrlich.

Jedes Lebewesen eines Ökosystems befindet sich in einem ständigen Anpassungsprozess, um die für ihn optimalen Lebensbedingungen zu finden. Hat ein Lebewesen einen Lebensraum besetzt, der im Einklang mit seinen biotischen und abiotischen Umweltansprüchen steht, so spricht man von einer ökologischen Nische. 15

Im Ökosystem Wald hat jedes Lebewesen und jede Art ihre eigene ökologische Nische. Wenn zwei Arten die gleiche ökologische Nische besetzen, so gäbe es Konkurrenz um Nahrung, Brutplatz, Winterquartier, Ruheplätze etc.

Grundprinzipien der ökologischen Nische:

1. Je verschiedenartiger ein Lebensraum, desto größer ist die Zahl der ökologischen Nischen.
2. Ein Lebensraum hat zumindest so viele ökologische Nischen, wie Arten in ihm leben.
3. Zwei Arten mit völlig identischen ökologischen Nischen können nicht auf Dauer koexistie-

2.6 Energiekreislauf

ln einem Ökosystem gibt es keinen Kreislauf der Energie, sondern einen Energiefluss. Das wird deutlich, wenn man die Nahrungsmengen der verschiedenen Ernährungsstufen einer Nahrungskette bzw. eines Nahrungsnetzes berechnet und grafisch darstellt. Die grafischen Darstellungen weisen bei Lebensgemeinschaften auf dem Lande in der Regel eine Pyramidenform auf. Wegen dieser Pyramidenform wird die Darstellung der Stoffmassen als Nahrungspyramide (oder Biomassepyramide) bezeichnet. Jede Ernährungsstufe dieser Pyramide stellt dabei die Nahrung für die nächsthöhere Stufe dar.^{11 12}

[...]

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¹ Vgl. Weber 2018: Biodiversität, S. V

² Vgl. Weber 2018: Biodiversität, S. 173ff.

³ Vgl. Lexikon der Geographie, online.

⁴ Vgl. Chemie, online.

⁵ Vgl. Chemie, online.

⁶ Vgl. Chemie, online.

⁷ Vgl. Chemie, online.

⁸ Vgl. Chemie, online.

⁹ Vgl. Chemie, online.

¹⁰ Vgl. Stiftung Unternehmen Wald, Ökosystem, online.

¹¹ Vgl. Stiftung Unternehmen Wald, Ökosystem, online.

¹² Vgl. Energiefluss, online.