Destruenten und Stoffkreislauf im Wald

Einstieg: Wohin verschwindet das Laub?

Jeden Herbst fallen in einem Buchenwald auf jedem Hektar mehrere Tonnen Laub. Würde es liegen bleiben, müsste der Wald nach hundert Jahren meterhoch in Blättern versinken. Das passiert nicht. Schieb im Frühjahr die oberste Laubschicht zur Seite: Darunter liegen zerlöcherte Blattreste, darunter dunkle, krümelige Erde. Irgendwer hat das Laub gefressen und zerlegt. Wer?

Erklärung: Destruenten schließen den Kreislauf

Neben Produzenten und Konsumenten gibt es eine dritte Gruppe: die Destruenten (Zersetzer). Sie ernähren sich von toten Pflanzenteilen, Tierleichen und Kot und bauen diese Stoffe ab.

1. Zerkleinerer wie Regenwürmer, Asseln, Tausendfüßer, Springschwänze und Milben fressen Laub und zerkleinern es. Ihr Kot ist schon ein Teil des späteren Humus.
2. Mineralisierer, vor allem Bakterien und Pilze, bauen die Reste weiter ab. Am Ende bleiben Kohlenstoffdioxid, Wasser und Mineralstoffe übrig.

Die Mineralstoffe nehmen die Pflanzen mit dem Wasser über die Wurzeln wieder auf. Das Kohlenstoffdioxid geht in die Luft und wird bei der Fotosynthese wieder verwendet. Damit schließt sich ein Stoffkreislauf:

Auch Destruenten betreiben Zellatmung. Dabei geben sie Kohlenstoffdioxid ab und setzen Energie frei, die sie zum Leben brauchen. Ein Teil wird als Wärme frei.

Energie fließt nur in eine Richtung

Stoffe gehen im Wald im Kreis. Für die Energie gilt das nicht. Sie kommt als Sonnenlicht in den Wald und wird bei der Fotosynthese in den energiereichen Stoffen der Pflanzen gespeichert. Von dort geht sie über die Nahrungskette weiter. Auf jeder Stufe geht der größte Teil der Energie für die nächste Stufe verloren. Ein Lebewesen nutzt viel davon für die eigene Zellatmung, also für Bewegung, Wachstum und Körperwärme. Ein weiterer Teil wird nicht gefressen, etwa Holz und Wurzeln, oder unverdaut ausgeschieden und landet bei den Destruenten. Nur ein kleiner Teil wird in den Körper eingebaut und steht der nächsten Stufe zur Verfügung. Als Faustregel gilt: ungefähr ein Zehntel.

Deshalb gibt es in einem Wald viel mehr Pflanzenmasse als Pflanzenfresser und viel mehr Pflanzenfresser als Greifvögel. Und deshalb sind Nahrungsketten selten länger als vier oder fünf Glieder.

Versuch: Tiere der Laubstreu untersuchen

Frage: Welche Tiere leben in der Laubstreu, und welche Rolle spielen sie?

Material: ein Liter Laubstreu aus dem Wald, ein großer Trichter mit einem Drahtsieb, ein Glas mit feuchtem Küchenpapier darunter, eine Schreibtischlampe, Becherlupe, Bestimmungskarte für Bodentiere.

Durchführung: Die Laubstreu kommt auf das Sieb im Trichter. Die Lampe hängt etwa 20 cm darüber. Die Tiere fliehen vor Wärme und Trockenheit nach unten und fallen nach einigen Stunden in das Glas. Untersuche sie mit der Becherlupe, bestimme sie und zähle sie. Bring die Tiere danach zurück in den Wald.

Typische Funde: Springschwänze und Milben in großer Zahl, Asseln, Tausendfüßer, Larven von Käfern und Fliegen, kleine Spinnen und Hundertfüßer.

Deutung: Die meisten Tiere sind Zerkleinerer, die von totem Pflanzenmaterial leben. Spinnen und Hundertfüßer jagen andere Bodentiere. Auch die Laubstreu hat also ein eigenes Nahrungsnetz.

Beispiele

Beispiel 1: Ein Blatt auf seinem Weg Ein Buchenblatt fällt im Oktober. Im Winter fressen Springschwänze und Asseln Löcher hinein, Regenwürmer ziehen Stücke in ihre Gänge. Pilze und Bakterien zersetzen die Reste. Nach etwa zwei bis drei Jahren ist von dem Blatt nichts mehr zu erkennen. Seine Mineralstoffe stecken im Boden oder schon in neuen Buchenblättern.

Beispiel 2: Energie rechnen Die Pflanzen eines Waldstücks speichern 50 000 kJ. Wie viel Energie erreicht die Konsumenten 2. Ordnung ungefähr? Konsumenten 1. Ordnung: $50\,000 : 10 = 5000\,\text{kJ}$. Konsumenten 2. Ordnung: $5000 : 10 = 500\,\text{kJ}$.

Merksatz

Destruenten zersetzen tote Pflanzen und Tiere bis zu Mineralstoffen, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Diese Stoffe nehmen die Pflanzen wieder auf: Stoffe gehen im Kreislauf. Energie fließt dagegen nur in eine Richtung und nimmt von Stufe zu Stufe stark ab, als Faustregel auf etwa ein Zehntel.

Übungen

Grundlagen

1. Nenne drei Zerkleinerer und zwei Mineralisierer aus dem Wald.
2. Welche Stoffe bleiben übrig, wenn Destruenten tote Pflanzen vollständig abbauen?
3. Warum versinkt der Wald nicht im Laub?

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4. Erkläre, warum man von einem Stoffkreislauf, aber von einem Energiefluss spricht.
5. Die Produzenten eines Waldes speichern 200 000 kJ. Berechne nach der Faustregel die Energie bei den Konsumenten 1., 2. und 3. Ordnung.
6. Im Laubstreu-Versuch fallen fast keine Tiere ins Glas, obwohl die Laubstreu frisch ist. Nenne zwei mögliche Ursachen.

Knobeln

7. In einem Wald wird viele Jahre lang jedes Laub und jedes tote Holz entfernt. Sage vorher, wie sich das langfristig auf den Boden und das Wachstum der Bäume auswirkt.
8. Erkläre mit dem Energiefluss, warum ein Wolfsrudel ein viel größeres Revier braucht als eine Rehfamilie.

Lösungen

1. Zerkleinerer: zum Beispiel Regenwurm, Assel, Tausendfüßer, Springschwanz, Milbe. Mineralisierer: Bakterien und Pilze.
2. Mineralstoffe, Kohlenstoffdioxid und Wasser.
3. Destruenten fressen und zersetzen das Laub. Innerhalb weniger Jahre wird es zu Humus und schließlich zu Mineralstoffen, Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut.
4. Stoffe wie Kohlenstoff und Mineralstoffe werden immer wieder verwendet: von Pflanzen aufgenommen, über die Nahrungskette weitergegeben, von Destruenten wieder freigesetzt. Energie kann nicht wiederverwendet werden. Auf jeder Stufe wird ein großer Teil für Lebensvorgänge genutzt und als Wärme abgegeben. Neue Energie muss ständig als Sonnenlicht nachkommen.
5. 1. Ordnung: 20 000 kJ. 2. Ordnung: 2000 kJ. 3. Ordnung: 200 kJ.
6. Zum Beispiel: Die Lampe war zu heiß und hat die Tiere getötet, bevor sie flüchten konnten. Die Streu war schon zu trocken. Das Sieb war zu fein. Die Wartezeit war zu kurz.
7. Ohne Laub und Totholz bekommen die Destruenten keine Nahrung. Es entsteht kaum neuer Humus, und dem Boden werden keine Mineralstoffe zurückgegeben. Der Boden verarmt, trocknet schneller aus, und die Bäume wachsen schlechter. Außerdem verlieren viele Bodentiere, Pilze und Käfer ihren Lebensraum.
8. Wölfe sind Konsumenten höherer Ordnung. Bei ihnen kommt nur ein kleiner Bruchteil der Energie an, die die Pflanzen gespeichert haben. Um genug Nahrung zu finden, brauchen sie viele Beutetiere. Diese brauchen wiederum eine große Pflanzenfläche. Deshalb braucht ein Rudel ein Revier von vielen Quadratkilometern.