Trophiestufen bestimmen: Nahrungsketten und Energiefluss

Trophisch bedeutet „die Ernährung betreffend“. Eine Trophiestufe bezeichnet die Ernährungsposition. In einer einzelnen Kette beginnt die Zählung beim Produzenten: Stufe 1. Der Primärkonsument frisst ihn und steht auf Stufe 2. Der Sekundärkonsument frisst den Primärkonsumenten und steht auf Stufe 3. Der Tertiärkonsument folgt auf Stufe 4. Weitere Fressschritte können höhere Stufen bilden. Jeder Pfeil führt von der Nahrung zum Fresser.

Produzenten wie Pflanzen und Algen bauen aus anorganischen Stoffen organische Biomasse auf. Viele nutzen dazu Licht bei der Fotosynthese; sie brauchen außerdem Mineralstoffe. Manche Bakterien nutzen stattdessen chemische Energie aus anorganischen Stoffen und können ebenfalls Produzenten sein. Biomasse meint hier organische Substanz von Lebewesen, etwa Blätter oder Muskelgewebe.

Die Zuordnung gilt für einen betrachteten Fressweg, nicht als festes Etikett einer Art. Frisst eine Kohlmeise einen Samen, nutzt sie unmittelbar pflanzliche Biomasse und ist in diesem Weg Primärkonsumentin. Frisst sie eine pflanzenfressende Raupe, ist sie Sekundärkonsumentin. Solche Allesfresser verbinden mehrere Nahrungsketten. Eine Nahrungskette zeigt einen Weg; ein Nahrungsnetz verbindet mehrere Wege.

Auch im Wasser zählt die konkrete Nahrung. Phytoplankton sind im Wasser schwebende, Fotosynthese betreibende Organismen. Zooplankton ist tierisches Plankton und ernährt sich je nach Art verschieden. Das folgende Modell legt ausdrücklich algenfressendes Zooplankton und einen Orka fest, der den dargestellten Raubfisch frisst: Phytoplankton → algenfressendes Zooplankton → kleiner Fisch → Raubfisch → Orka. Es hat fünf Stufen; der Orka ist in diesem Weg Konsument vierter Ordnung. Ein Spitzenprädator hat im betrachteten Netz keine regelmäßigen natürlichen Fressfeinde. Das letzte Glied einer gezeichneten Kette ist deshalb nicht schon sicher ein Spitzenprädator.

Produzenten speichern einen Teil der aufgenommenen Energie in Biomasse. Ein Konsument übernimmt mit der Nahrung einen Teil davon. Nicht jedes Körperteil wird gefressen und nicht jeder gefressene Teil verdaut. Organismen nutzen Energie für Bewegung, Stoffwechsel und andere Lebensvorgänge; Energie wird schließlich als Wärme abgegeben. Nur ein Teil wird in neue Biomasse eingebaut und steht damit für die nächste Stufe bereit.

Die 10-%-Regel setzt als grobe Näherung etwa ein Zehntel für den Übergang der Energie in neu gebildeter Biomasse an. Vergleiche dieselbe Fläche und denselben Zeitraum. Rund neun Zehntel gelangen auf diesem Weg nicht in neue Biomasse der nächsten Stufe. Das heißt weder, dass jedes Tier genau 10 % seiner Nahrung als Körpermasse ansetzt, noch dass der Rest sofort Wärme wird: Ungefressene Reste können Zersetzern dienen. Die tatsächlichen Anteile unterscheiden sich. So begrenzt die Energieverfügbarkeit die Länge vieler Nahrungsketten, ohne eine feste Höchstzahl festzulegen.

Destruenten oder Zersetzer bauen tote Biomasse und Ausscheidungen ab. Viele Pilze und Bakterien setzen beim Abbau anorganische Nährstoffe frei, die Produzenten wieder aufnehmen können. Regenwürmer können Reste fressen, zerkleinern und in den Boden einmischen. Das Freisetzen anorganischer Nährstoffe aus organischem Material heißt Mineralisierung. Weil Reste auf jeder Trophiestufe entstehen, passen Destruenten nicht bloß als letzte Stufe hinter eine Kette.

Stoffe können nach dem Abbau erneut genutzt werden und so im Ökosystem zirkulieren. Energie fließt dagegen gerichtet durch die Fressbeziehungen und wird schließlich als Wärme abgegeben. Neue Energie gelangt meist als Sonnenlicht in das System. Um eine Kette vollständig zu untersuchen, suchst du zuerst den Produzenten, folgst dann jedem Pfeil zum Fresser, zählst die Stufen und erklärst bei jedem Übergang, warum nur ein Teil der Energie in neuer Biomasse der nächsten Stufe ankommt.