mini|Korallenriff als Beispiel für ein marines Ökosystem
Ökosystem ( und ) ist ein Fachbegriff der ökologischen Wissenschaften. Ein Ökosystem besteht aus einer Lebensgemeinschaft von Organismen mehrerer Arten (Biozönose) und ihrer unbelebten Umwelt, die man als Habitat oder Biotop bezeichnet.
Der Begriff Ökosystem wird in den Naturwissenschaften in einem werturteilsfreien Sinne gebraucht. In Politik und Alltagswelt wird dagegen oftmals so gesprochen, als seien Ökosysteme an sich schützenswert. Wenn dies geschieht, sind nicht Ökosysteme im Allgemeinen gemeint, sondern ganz bestimmte Ökosysteme oder Biotope, die man als nützlich, wertvoll oder schützenswert ansieht.
Die Bezeichnung wird bisweilen auch in anderen Bedeutungszusammenhängen verwendet, etwa in der Wirtschaft (Ökonomie) oder Informationstechnik.
Abgrenzung des Begriffs Definitionen Ein Ökosystem ist ein „dynamischer Komplex von Gemeinschaften aus Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen sowie deren nicht lebender Umwelt, die als funktionelle Einheit in Wechselwirkung stehen“. Diese gängige Definition wird in der Biodiversitätskonvention verwendet.Übereinkommen über die Biologische Vielfalt, abgeschlossen bei der UN-Konferenz in Rio de Janeiro am 5. Juni 1992 (Artikel 2 Begriffsbestimmungen). Übersetzung der Schweizerischen Bundesverwaltung. Sehr ähnlich sind folgende Definitionen von Ökologen: „Beziehungsgefüge der Lebewesen untereinander (Biozönose) und mit ihrem Lebensraum (Biotop)“ – Matthias SchaeferMatthias Schaefer: Wörterbücher der Biologie: Ökologie. (= UTB. 430). 3. Auflage. Gustav Fischer, Jena 2002, ISBN 3-334-60362-8, S. 231. „Ökologisches System, bestehend aus allen Organismen in einem Gebiet und der physikalischen Umgebung, mit der sie interagieren“ – Terry ChapinF. Stuart Chapin, Pamela A. Matson, Harold A. Mooney: Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer, 2002, ISBN 0-387-95439-2. „Zusammenfügung von Organismen unterschiedlicher Kategorien (Arten oder Lebensformen), zusammen mit ihrer abiotischen Umwelt, in Raum und Zeit“ – Kurt JaxKurt Jax: Ecological Units: Definitions and Application. In: Quarterly Review of Biology. 81 (3), 2006, S. 237–258.
Wesen und Eigenschaften eines Ökosystems werden dabei von den Ökologen unterschiedlich aufgefasst: Einige gehen von ihrer tatsächlichen Existenz aus, die von den Forschern nur entdeckt und beschrieben wird (ontologischer Ansatz). Die meisten Forscher betrachten sie aber als durch den Beobachter erst „geschaffene“ Abstraktionen, die für einen bestimmten Zweck angemessen sein müssen, aber in anderem Zusammenhang auch anders definiert und abgegrenzt werden könnten (epistemologischer Ansatz).
Betrachten wir zur Erläuterung ein bestimmtes Ökosystems, etwa einen Nadelwald im Norden Skandinaviens, in dem Kiefern vorherrschen. Ist es noch das gleiche Ökosystem, wenn dort stattdessen nach einigen Jahren deutlich mehr Fichten als Kiefern wachsen? Wenn also die häufigsten Nadelbaumart durch eine andere ersetzt wurde? Einige Ökologen sagen, dass das Ökosystem seinen Charakter verändert hat, wenn seine Lebensgemeinschaft sich durch so einen Austausch von Arten stark verändert hat. Für andere wäre es noch dasselbe System, da seine allgemeine Gestalt und wichtige ökologische Prozesse wie die Primärproduktion in etwa gleich geblieben sind. Für sie wäre es erst dann ein anderes System, wenn sich seine funktionalen Komponenten, also Energie- und Stoffflüsse verändern. Für diese Ökologen ist die Artenzusammensetzung weniger bedeutsam.
Ähnliche Begriffe Zusammenhängende großräumige Ökosysteme eines konkreten Raumes werden auch als Ökoregion oder Biom bezeichnet.David M. Olson, Eric Dinerstein, Eric D. Wikramanayake, Neil D. Burgess, George V. N. Powell, Emma C. Underwood, Jennifer A. D’amico, Ilanga Itoua, Holly E. Strand, John C. Morrison, Colby J. Loucks, Thomas F. Allnutt, Taylor H. Ricketts, Yumiko Kura, John F. Lamoreux, Wesley W. Wettengel, Prashant Hedao, Kenneth R. Kassem: Terrestrial Ecoregions of the World: A New Map of Life on Earth A new global map of terrestrial ecoregions provides an innovative tool for conserving biodiversity. In: BioScience. 51(11), 2001, S. 933–938.
Die Grundtypen großräumiger terrestrischer und aquatischer Ökosysteme bezeichnet man auch als Biome. Zu unterscheiden sind hier die wissenschaftliche und die landläufige Verwendung des Begriffs Ökosystem: Vieles, was populär unter „Ökosystem“ läuft, würde man fachlich meist eher als „Biom“ bezeichnen. Der Begriff des Bioms geht auf Frederic Edward Clements zurück, erfuhr seine heutige Prägung aber stark durch den Geobotaniker Heinrich Walter. Biome (bzw. als kleinere Einheit: Biogeozönosen) sind empirisch und deskriptiv abgeleitete Ausschnitte der Erdoberfläche, die durch eine bestimmte Lebensgemeinschaft (vor allem: Vegetation) charakterisiert werden können. Der funktionale Aspekt des Öko-„Systems“ kann dabei in den Hintergrund treten. Biome können als Ökosysteme betrachtet werden, müssen es aber nicht; häufig werden sie rein biogeographisch gefasst. Da der Begriff aber außerhalb der Fachöffentlichkeit völlig ungebräuchlich ist, steht in populären Veröffentlichungen dafür meist „Ökosystem“.Murray W. Nabors: Botanik. Pearson Studium, 2007, ISBN 978-3-8273-7231-4, S. 611ff. Biome, hier am Beispiel der Wälder, wären zum Beispiel tropischer Regenwald, gemäßigter Regenwald, borealer Nadelwald, subtropischer Hartlaubwald, Lorbeerwald, gemäßigter (temperater) Laubwald.
Vergleichbare Ökosysteme getrennter Großräume, die zwar nach ihrem Erscheinungsbild ähnlich aufgebaut sind, jedoch nicht in der Artenzusammensetzung, können zu abstrakten Einheiten zusammengefasst werden (z. B. borealer Nadelwald, Wüste, Steppe). Je nach Betrachtung wird in der Fachliteratur u. a. von Pflanzen- oder Vegetationsformationen, Vegetationszonen, Zonobiomen oder Ökozonen gesprochen.Richard Pott: Allgemeine Geobotanik. Biogeosysteme und Biodiversität. Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2005, ISBN 3-540-23058-0, S. 10–11, 356–359.
Eigenschaften von Ökosystemen Einteilung Grundsätzlich werden die großen Lebensgemeinschaften in zwei Kategorien gegliedert: Als terrestrische Ökosysteme werden alle bezeichnet, die sich auf der Landoberfläche befinden und nicht primär aus Wasser bestehen. Zumeist wird der Begriff Biom synonym verwendet. Demgegenüber stehen die aquatischen Ökosysteme der Gewässer, die nochmals nach dem Salzgehalt des Wassers in die marinen Ökosysteme der Meere und die limnischen Ökosysteme der stehenden und fließenden Süßwasserlebensräume differenziert werden.Christian Kubb: Das Ökosystem auf Biologie-Schule.de Online abgerufen am 6. September 2023.
Größe und Grenzen Die Definition von „Ökosystem“ beinhaltet keine Einschränkung auf eine bestimmte Größe (Skalenunabhängigkeit),Thomas W. Hoekstra, Timothy F. H. Allen, Curtis H. Flather: Implicit Scaling in Ecological Research. In: BioScience. Vol. 41 No. 3, 1991, S. 148–154.J. A. Wiens: Spatial scaling in ecology. In: Functional Ecology. 3, 1989, S. 385–397. sei diese Größe nun räumlich oder funktional definiert. Ökosysteme können also unterschiedliche Größen aufweisen. So kann ein sich zersetzender Baumstumpf als Ökosystem verstanden werden; ebenso der Wald, in dem der Baumstumpf steht. Von vielen Ökologen wird der Begriff Ökosystem jedoch eher in größeren Zusammenhängen verwendet. Als größtes Ökosystem gilt die Biosphäre, die die Gesamtheit aller terrestrischen und aquatischen Ökosysteme einschließt.Richard Pott: Allgemeine Geobotanik. Biogeosysteme und Biodiversität. Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2005, ISBN 3-540-23058-0, S. 16–17.
Als offene Systeme haben Ökosysteme keine tatsächlichen Systemgrenzen gegenüber der übrigen Biosphäre. Abgegrenzte Ökosysteme sind durch den Untersucher ausgewählte Konstrukte. Die Abgrenzung ist also eine pragmatisch (durch die Fragestellung, das Untersuchungsinteresse oder das zur Verfügung stehende Budget) begründete Entscheidung und entspricht nicht unbedingt einer tatsächlich vorfindlichen Abgrenzung in der Natur.David M. Post, Martin W. Doyle, John L. Sabo, Jacques C. Finlay: The problem of boundaries in defining ecosystems: A potential landmine for uniting geomorphology and ecology. In: Geomorphology. Volume 89, Issues 1–2, 2007, S. 111–126. doi:10.1016/j.geomorph.2006.07.014 Idealerweise sollten Teilsysteme ausgewählt werden, deren Beziehungsgefüge innerhalb bedeutsamer ist als dasjenige nach außen, die also durch möglichst basale und möglichst wenige Wechselwirkungen mit ihrer Umgebung verknüpft sind. Für die räumliche Abgrenzung und Verortung eines Ökosystems wurde der Begriff Ökotop geprägt, der außerhalb der Landschaftsökologie aber nicht sehr gebräuchlich ist.
Zum besseren Verständnis der Zusammenhänge konstruieren Wissenschaftler gelegentlich stark vereinfachte Ökosysteme im Labor, die nur wenige Arten enthalten; dafür hat sich der Fachbegriff „Mikrokosmen“ eingebürgert.Veikko Huhta: The role of soil fauna in ecosystems: A historical review. In: Pedobiologia. 50, 2007, S. 489–495. doi:10.1016/j.pedobi.2006.08.006.
Beziehungen Der Systembegriff impliziert eine funktionale, über eine bloße morphologische/topographische Beschreibung hinausgehende Betrachtung von kausalen Beziehungen, vor allem in Gestalt von Stoff- und Energieflüssen. Wird ein Naturausschnitt als Ökosystem betrachtet, wird oft ein Verständnis der natürlichen Regelmäßigkeiten und Zusammenhänge durch die Bildung eines Modells der Wirklichkeit angestrebt. Ein solches Modell kann verbal, graphisch oder mathematisch sein. In der Ökosystemforschung werden beispielsweise meist quantitative Modelle angestrebt, die sich in mathematischer Sprache ausdrücken lassen.Zum Modellbegriff: S. T. A. Pickett, M. L. Cadenasso: The Ecosystem as a Multidimensional Concept: Meaning, Model, and Metaphor. In: Ecosystems. 5, 2002, S. 1–10. Einige Aspekte von Ökosystemen lassen sich durch Systeme von Differentialgleichungen ausdrücken. Verwendet werden auch Begriffe der Thermodynamik und statistischen Physik.
Zwischen der Organismengemeinschaft eines Ökosystems existieren vielfache Wechselbeziehungen und Abhängigkeiten. Hierzu zählen beispielsweise die trophischen Beziehungen verschiedener Arten des Ökosystems, wie Stoffaustausch zwischen Primärproduzenten und heterotrophen Gliedern der Nahrungskette in Form von symbiotischer Beziehung (Mykorrhiza), Parasitismus und Saprophilie.
Die Organismen der Biozönose beeinflussen den Stoffkreislauf und werden beeinflusst durch die abiotischen Faktoren. Diese werden in der Botanik als Standortfaktoren bezeichnet.
Offenheit, Dynamik, Komplexität In der Wissenschaft wird der Ökosystembegriff als, etwas unscharfe, Betrachtungsebene verwendet, die die Ökologie der Lebensgemeinschaften mit Ansätzen der SystemtheorieWilliam S. Currie: Units of nature or processes across scales? The ecosystem concept at age 75. In: New Phytologist. 190, 2010, S. 21–34. doi:10.1111/j.1469-8137.2011.03646.x und KybernetikBernard C. Patten, Eugene P. Odum: The Cybernetic Nature of Ecosystems. In: The American Naturalist. Vol. 118, No. 6, 1981, S. 886–895. verbindet. Der Begriff ist aber eher ein Paradigma, der einen bestimmten Blickwinkel vorgibt, und kann nicht zur Vorhersage konkreter Eigenschaften des Forschungsgegenstands verwendet werden.Robert V. O’Neill: Is it time to bury the ecosystem concept? (with full military honors, of course) In: Ecology. 82(12), 2001, S. 3275–3284. Einige Ökologen vermeiden den Begriff sogar ganz, weil aus ihrer Sicht die Lebensgemeinschaft und ihre Ökologie zur Bearbeitung hinreichen; so wird er in einem sehr weit verbreiteten Lehrbuch der Ökologie nicht verwendet.Michael Begon, John L. Harper, Colin R. Townsend: Ökologie. Individuen, Populationen und Lebensgemeinschaften. aus dem Englischen übersetzt von Dieter Schroeder und Beate Hülsen. Birkhäuser Verlag, 1991, ISBN 3-7643-1979-8, S. 680.