Stoffkreislauf einfach erklärt

Ein abgefallenes Blatt verschwindet nicht einfach. Pilze, Bakterien und zerkleinernde Tiere wie Regenwürmer bauen seine Reste ab. Dabei werden Mineralstoffe im Boden und Kohlenstoffdioxid in Luft oder Wasser wieder verfügbar. Ein Stoffkreislauf beschreibt solche wiederholten Wege von Stoffen zwischen Lebewesen und unbelebter Umwelt.

Produzenten, vor allem Pflanzen und Algen, bauen mit Licht aus Kohlenstoffdioxid und Wasser organische Stoffe wie Zucker auf. Konsumenten nehmen organische Stoffe als Nahrung auf; Pflanzenfresser fressen Produzenten, Fleischfresser andere Konsumenten. Destruenten bauen tote Organismen und Ausscheidungen ab. Organische Stoffe sind hier kohlenstoffhaltige Bestandteile von Lebewesen. Wasser, Kohlenstoffdioxid und Mineralstoffe sind anorganische Stoffe, die Produzenten aufnehmen können.

Kohlenstoff ist zeitweise als CO₂ in Luft oder Wasser, in Zucker und anderer Biomasse oder langfristig in Kohle und Erdöl gespeichert. Ein Speicher ist ein Bestand; ein Fluss überträgt Kohlenstoff zwischen Beständen. Bei der Fotosynthese gelangt Kohlenstoff aus CO₂ in organische Stoffe. Bei der Zellatmung wird aus organischen Stoffen wieder CO₂ frei; auch Pflanzen betreiben Zellatmung. Über Nahrung kann Kohlenstoff von einer Pflanze in einen Pflanzenfresser und weiter in einen Fleischfresser gelangen. Destruenten setzen beim Abbau verbliebener Reste ebenfalls Kohlenstoff frei.

Verbrennung von Kohle oder Erdöl bringt zusätzlich langfristig gespeicherten Kohlenstoff als CO₂ in die Atmosphäre. Das verändert ihre Kohlenstoffbilanz und verstärkt den Treibhauseffekt. Der Kohlenstoff wird dabei nicht neu erzeugt, sondern verlagert.

Mit der Nahrung werden Stoffe und chemisch gebundene Energie gemeinsam weitergegeben. Pflanzen nutzen Lichtenergie, um energiereiche Stoffe aufzubauen. Konsumenten übernehmen mit der Nahrung einen Teil dieser Energie. Auf jeder Trophiestufe, also Ernährungsstufe, wird Energie für Lebensvorgänge genutzt und schließlich als Wärme abgegeben. Nicht alle Körperteile werden gefressen oder verdaut. Deshalb erreicht nur ein Teil der aufgenommenen Energie die nächste Stufe.

Als grobe Faustregel werden manchmal etwa 10 % der Energie an die nächste Trophiestufe weitergegeben. Bei 100 Energieeinheiten wären das ungefähr 10; rund 90 erreichten die nächste Stufe nicht. Der genaue Anteil hängt vom Ökosystem und den Organismen ab. Stoffe können nach Abbau erneut aufgenommen werden; nutzbare Energie muss dem System fortlaufend zugeführt werden, meist als Sonnenlicht.

Wähle zuerst das Gebiet und den Stoff, den du verfolgen willst. Markiere seine Speicher in Luft, Wasser, Boden und Biomasse. Ordne jedem Pfeil einen Vorgang zu: Fotosynthese, Nahrungsaufnahme, Zellatmung, Zersetzung oder auch Verbrennung. Prüfe dann, wie freigesetzte Stoffe von Produzenten erneut aufgenommen werden können.

Ein Nahrungspfeil zeigt die Weitergabe an einen Fresser, nicht den ganzen Kreislauf. Destruenten bauen Reste von Produzenten und allen Konsumentenstufen ab. Pflanzen betreiben neben Fotosynthese auch Zellatmung. Das Ökosystem ist offen: Stoffe können hinein- und hinausgelangen. Auch die grobe 10-%-Faustregel ersetzt keine Untersuchung der tatsächlichen Energieübertragung.