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Das globale Ökosystem

Die Lebensräume des Festlands

Das Festland

Knapp drei Zehntel der Oberfläche unseres Planeten sind Festland. Wie im Meer, so ist auch hier die pflanzliche Produktion die Basis allen Lebens; nur spielt hier nicht im Wasser schwebendes Phytoplankton diese entscheidende Rolle, sondern vor allem im Boden wurzelnde Pflanzen: Der größte Teil der pflanzlichen Biomasse auf dem Festland steckt in den Wäldern dieser Erde, aber auch Grasländer sind sehr produktiv. Das >> Klima, das Relief und die >> Böden bestimmen, welche Pflanzen wo wachsen können; und die Pflanzen bestimmen mit, welche Tiere wo leben können, welche Ökosysteme also entstehen können. Diese würden die Erde prägen, gäbe es nicht den Einfluss des Menschen, der die natürlichen Ökosysteme großflächig durch Landwirtschaft, Siedlungen und Verkehrswege ersetzt hat (>> mehr); heute ist die Kenntnis der potenziellen natürlichen Ökosysteme die Basis für die Entwicklung naturverträglicher Bewirtschaftungsformen.  

Die Erdoberfläche

Die Erde aus dem Weltall. Abb. aus Satellitenfotos zusammengesetzt, (Quelle: NASA, http://visibleearth.nasa.gov/).

Die Produktivität und der Reichtum der natürlichen Lebensräumen auf dem Festland sind in erster Linie von der Sonnenstrahlung und der Verfügbarkeit von Wasser abhängig. Die reichsten Lebensräume gibt es da, wo es reichlich Sonne und Süßwasser gibt. Bei den Lebensräumen kann man grob zwischen Wäldern, Grasland und Wüsten unterscheiden; Wälder wachsen überall, wo es nicht zu kalt, zu trocken oder zu nährstoffarm ist – dort entstehen Grasländer oder gar Wüsten.

Tropenwälder

Die artenreichsten, komplexesten und produktivsten Ökosysteme des Festlandes sind die immergrünen tropischen Regenwälder. Sie ziehen sich als ein breiter Gürtel rund um den Äquator um die Erde; hier kommen 50 bis 75 Prozent aller Arten vor, nach Ansicht mancher Biologen sogar 90 Prozent. Im tropischen Regenwald werden regelmäßig auf 100 x 150 Meter eines Waldstücks 200 Baumarten gezählt: Mehr als in ganz Europa heimisch sind. Über die Gründe dieser Vielfalt wird noch spekuliert: Zum einen wurden die Regenwälder während der Eiszeiten nie ganz zerstört, aber ausreichend gestört, um die Entwicklung neuer Arten anzuregen. Zum anderen ermöglicht das ganzjährig feuchtwarme Klima eine ununterbrochene Tätigkeit der Bakterien und Pilze, die abgestorbenes Material schnell abbauen – was einen permanenten Nachschub an Mineralstoffen sicherstellt, aber auch verhindert, dass eine dicke Humusschicht entsteht. Die Bäume sind höher als in gemäßigten Zonen, sie werden bis zu 60 Meter hoch; Lianen hängen von ihnen herab, Kletterpflanzen winden sich hinauf, auf den Zweigen siedeln Farne, Orchideen und Bromelien als "Aufsitzer": Die zahlreichen Kleinstlebensräume des Regenwaldes fördern nicht nur die Vielfalt an Pflanzen, sie ermöglichen auch eine außerordentliche Vielfalt an Insekten, Amphibien, Reptilien und anderen Tieren. Und die Wechselwirkungen zwischen so vielen Arten kann die Vielfalt dann immer weiter steigern, etwa durch gegenseitige Anpassungen – so gibt es Fische, die äußerlich von einem treibenden Blatt nicht zu unterscheiden sind; Geckos, die Baumrinde nachahmen; Fangschrecken, die sich als Orchideenblüte tarnen: Tarnung ist einer der spannendsten Aspekte dieser Wechselwirkungen. Die Vielfalt sollte aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass in einem Regenwald weniger Tiere, und vor allem weniger große Tiere, leben als etwa auf Grasländern. Dies liegt daran, dass weniger als 10 Prozent der Biomasse jedes Jahr umgesetzt werden (der Rest ist in beständigen Strukturen wie Holz gespeichert); in einer Savanne beispielsweise aber 30 Prozent.

Tropische Regenwälder binden jedes Jahr 1 - 3,5 Kilogramm Kohlenstoff pro Quadratmeter.

Ausdehnung der tropischen und subtropischen Wälder

Natürliche Ausdehnung der Tropen: Tropische und subtropische Wälder: Dunkel – immergrüner Regenwald, mittelgrün – Saisonregenwälder und laubabwerfende Wälder, hellgrün – Dornwälder und Savannen,

(Tropische Regenwälder gehören heute zu den Lebensräumen, deren Vernichtung besonders zum Verlust an biologischer Vielfalt (>> mehr) beiträgt, mehr >> hier.)

Die trockenen Tropen

Abseits der tropischen Regenwälder gibt es weitere Tropenwälder: Zu den Wendekreisen hin gibt es zwar noch genug Regen, aber die Trockenzeit wird immer länger - je nach ihrem Einfluss bilden sich über Saisonregenwälder (etwa die asiatischen Monsunwälder) schließlich tropische laubabwerfende Wälder, wie die Teakwälder Südasiens und die Mahagoniwälder Afrikas (beide Waldtypen sind heute weitgehend abgeholzt), bis hin zu den Dornwäldern, etwa die Caatinga Brasiliens. Zwischen den trockenen Tropenwäldern und den Grasländern stehen die Savannen, bei denen eine offene Baum- und Strauchschicht über Grasland steht. An den tropischen und subtropischen Küsten stehen die Mangrovenwälder, deren Bedeutung für den >> Lebensraum Ozean wir dort schon gesehen haben.

Grasländer und Wüsten

An den Wendekreisen sinkt die warme, trockene Luft in Bodennähe, es gibt kaum Niederschläge, so dass es für Wälder zu trocken wird: hier entstehen Grasländer und Wüsten. Der Übergang beginnt mit den tropischen und subtropischen Savannen, und geht dann über die Halbwüsten in die großen Trockengebiete nördlich und südlich der Tropen über; Regen fällt dort oft über Jahre nicht. Zu den größten Wüsten gehören die Sahara und die Gobi, zu den ältesten die Namib im Südwesten Afrikas. Solch extreme Lebensräume fordern Anpassungen des Lebens an die Trockenheit; so speichern viele Pflanzen Feuchtigkeit oder keimen erst nach Regenfällen. Tiere leben oft im Untergrund und kommen erst im Dunkeln an die Oberfläche, so halten es viele Echsen und die Mungos.

Ausdehnung der Steppen und Wüsten

Ausdehnung der Steppen (hellgrün) und der Wüsten (hellbraun),

Grasländer gibt es auch in den gemäßigten Zonen, wie die Puszta in Ungarn, die Prärien Nordamerikas oder die Pampa Südamerikas: Es sind dies Regionen mit kontinentalem Klima; die weit entfernten Ozeane liefern nicht genug Feuchtigkeit und können die Unterscheide zwischen heißen, trockenen Sommern und kalten Wintern nicht abmildern; Bäume wachsen in solchem Klima nicht. Ein großer Teil der pflanzlichen Biomasse steckt bei Grasländern im Boden; die Wurzeln können viele Meter tief reichen. Da bei Gräsern die gesamte oberirdische Pflanze Fotosynthese treibt, sind Grasländer in der Regel sehr produktiv; daher leben in ihnen oft große Herden wandernder Pflanzenfresser, etwa Gnus, Zebras und Gazellen in Afrika, Bisons in Nordamerika oder Saiga-Antilopen in der russischen Steppe. Dabei haben sich Gräser und Pflanzenfresser im Laufe der Evolution so weit aneinander angepasst, dass die Beweidung den Gräsern nicht schadet - im Gegenteil, manche Gräser wachsen besser, wenn sie beweidet werden.

Schlechtes Futter - große Tiere

Pflanzen bestehen im wesentlichen aus zwei Molekülgruppen: Die eine besteht aus Stoffen wie Zellulose und Lignin und baut Stützgewebe, z.B. Holz, aus; die andere besteht aus Proteinen und Kohlehydraten und steht mit dem Stoffwechsel in Verbindung. Letztere sind für Pflanzenfresser sehr nährreich, die ersteren viel weniger. Das Verhältnis dieser beiden Gruppen hängt vom Nährstoffreichtum des Bodens ab: Pflanzen auf nährstoffarmen Böden bilden relativ mehr Stützgewebe, bei Pflanzen auf nährstoffreichen Böden wird ein größerer Anteil an Proteinen und Kohlehydraten gebildet. Pflanzenfresser, die von Pflanzen nährstoffarmer Böden leben, müssen daher mehr essen, um den geringen Anteil an Proteinen und Kohlehydraten auszugleichen; sie brauchen daher ein größeres Verdauungssystem und einen größeren Körper, in den dieses passt (außerdem brauchen größere Tiere im Verhältnis zum Körpergewicht weniger Nährstoffe, kommen also eher mit nährstoffarmer Nahrung aus). Die größten heute lebenden Pflanzenfresser auf dem Festland sind Elefanten - ihre Größe ist keine Folge guter Ernährung, sondern im Gegenteil eine Anpassung an die schlechte Qualität ihrer Nahrung. (Elefanten brauchen jedoch eine Menge Nahrung: Daher sind sie am häufigsten, wo die Böden zwar nährstoffarm sind, es aber ausreichend regnet, so dass genug Pflanzen wachsen.)

Wälder des Mittelmeerklimas

 Jenseits der Trockengebiete finden sich einige Regionen mit Mittelmeerklima – hier sind die Sommer heiß und trocken, die Winter aber mild und regenreich. Mittelmeerklima findet sich oft auf der Westseite der Kontinente, da hier im Winter Westwinde von Meer Regen bringen; Beispiele sind der Mittelmeerraum, Kalifornien, Chile und die Kapregionen in Südafrika und Südwest-Australien. Hier bilden sich mediterrane Hartlaubgehölze – kleine, harte Blätter schränken die Verdunstung im trockenen Sommer ein. Hierzu gehören die Steineichenwälder des Mittelmeerraums, das Chaparral in Kalifornien, die Jarrah- und Karriwälder Australiens und die Hartlaubwälder Chiles. Bei ausreichender Feuchtigkeit kann sich hier auch immergrüner temperierter Laubwald wie der kanarische Lorbeerwald halten; andere Beispiele finden sich im Südosten der U.S.A., wo zunehmend immergrüne Arten in den sommergrünen Laubwäldern vorkommen. Besonders artenreich sind die gemäßigten Regenwälder, die in Gebieten mit sehr hoher Feuchtigkeit vorkommen: Am spektakulärsten sind wohl die Küstenmammutwälder an der nordamerikanischen Pazifikküste, daneben kommt dieser Waldtyp auch an der chilenischen Pazifikküste, in Südaustralien und auf Neuseeland vor. Ähnlich wie die tropischen Regenwälder sind diese Wälder sehr artenreich.

Webseiten zum Thema:
>> Temperate Rainforests of the Northern Pacific Coast [englischsprachig]

Das National Geographic Magazine hat einige schöne Artikel über die gemäßigten Regenwälder der nordamerikanischen Pazifikküste veröffentlicht und ins Internet gestellt (allesamt englischsprachig):
>> Nature's Champion - über den Olympic National Park ganz in Nordwesten der USA (Juli 2004)
>> Redwoods. The Super Trees - über die Küstenmammutbaumwälder (Oktober 2009)
>> Spirit Bear - über die Regenwälder des kanadischen British Columbia (August 2011)

Die größten Bäume der Welt

In den Küstenmammutwäldern der nordamerikanischen Pazifikküste stehen die größten Bäume der Welt: Der größte hat eine Stammhöhe von über 115 Metern. Der Küstenmammutbaum (Sequoia sempervirens) ist ein Nadelbaum. Typisch für die Mammutwälder sind Nebel, die vor allem im Sommer zum Wasserhaushalt beitragen. Sein Holz, aufgrund seiner rötlichen Farbe als “Redwood” bekannt, ist aufgrund seiner Dimension und hoher Widerstandsfähigkeit gegen Fäulnis und Pilze eines der besten Nutzhölzer überhaupt - eine Eigenschaft, die beinahe das Ende der Wälder bedeutet hätte. Ihre Abholzung begann, als Kalifornien 1848 von Mexiko an die USA abgetreten wurde und Goldfunde zahlreiche Siedler anlockten; einen Höhepunkt erreichte er beim Wiederaufbau San Franciscos nach dem Erdbeben von 1906. Heute sind weniger als fünf Prozent der Küstenmammutwälder unberührter Urwald, die größten Reste befinden sich im Redwood National Park im Norden Kaliforniens. Über die richtige Bewirtschaftung der übrigen Wälder wird in den USA intensiv gestritten.

 
Abbildung: Küstenmammutwald im Redwood National Park. Foto: US National Park Service.
>> Copyright Information.

 Ausdehnung der mediterranen Hartlaub-Wälder und der sommergrünen Laubwälder

Natürliche Ausdehnung der mediterranen Hartlaub-Wälder (dunkel) und der sommergrünen Laubwälder (mittelgrau).

Sommergrüne Laubwälder

Bei gemäßigtem Klima, wie es in Mitteleuropa vorherrscht, bilden sich sommergrüne Laubwälder, etwa die typischen Buchenwälder Deutschlands. Die ausgedehnten Winter machen das Abwerfen der Blätter erforderlich; die Sommer sind lang genug, dass es sich für die Pflanzen lohnt, Blätter neu austreiben zu lassen (werden die Sommer zu kurz, wie weiter im Norden oder in den Bergen, herrschen Nadelbäume vor). Neben Mitteleuropa kommen ausgedehnte sommergrüne Laubwälder auch in der Osthälfte der USA, im Osten Chinas, in Korea und in Japan vor. Diese Laubwälder stehen im allgemeinen auf guten Böden, typische Baumarten sind Buchen, Eichen, Ahorn und Erlen; die mitteleuropäischen Wälder sind aufgrund der Eiszeiten relativ artenarm. An sich aber sind alle Wälder relativ artenreich: Aufgrund ihrer Höhe bieten sie Tieren auch weit über dem Erdboden Lebensräume; da zudem umstürzende Bäume immer wieder Lücken reißen, bestehen Wälder aus einem Mosaik aus altem Bestand, Lichtungen und heranwachsenden Bäumen – wenn dieses Bild heute selten ist, liegt es daran, dass die meisten „Wälder“ heute intensiv bewirtschaftete Forsten sind.

Die Taiga des Nordens

Weiter nördlich wachsen boreale Nadelwälder (auch Taiga genannt); sie bedecken etwa 11 Prozent des Festlandes und kommen auf der nördlichen Halbkugel vor: Sie bedecken die nördliche Hälfte Nordamerikas (Kanada, Alaska) und Eurasien von Skandinavien über Sibirien bis in die Mongolei – ein 700 bis 2.000 Kilometer hoher und 13.000 Kilometer breiter Waldgürtel. Die ausgedehnten Nadelwälder bestehen aus nur wenigen Baumarten, meist Fichten, Kiefern, Tannen oder Lärchen. Nadeln reduzieren die Verdunstung in der kalten Jahreszeit, wenn das Wasser im Boden gefroren ist, können aber sofort mit der Fotosynthese beginnen, sobald es taut; sie nutzen die kurze Vegetationszeit daher sehr effektiv. Häufig sind in der Taiga feuchte Vertiefungen, die von den eiszeitlichen Gletschern ausgeschabt wurden: Hier mischen sich Erlen, Birken und Weiden unter die Nadelbäume. In der Taiga leben große Raubtiere wie der Amur-Tiger, Bären, Wölfe und der Luchs; die größten Pflanzenfresser sind die Elche, im Winter wandern die Rentierherden aus der Tundra (siehe unter Grasländer) in die Taiga. Der überwiegende Teil der Tiere ist aber klein bis mittelgroß, viele Nagetiere und kleinere Räuber (Hermelin, Zobel, Nerz) kommen hier vor.

Ausdehnung der borealen Nadelwälder (Taiga)

Natürliche Ausdehnung der borealen Nadelwälder (Taiga).

Die Tundra

Nördlich der Taiga wird es dann zu kalt für Bäume: Hier bleibt der tiefere Boden ständig gefroren, und daher können die Wurzeln größerer Pflanzen nicht tief genug eindringen. Daher hier kommen vor allem Moose, Flechten, Seggen und niedrige Zwergsträucher vor; dies ist die Tundra. Im Winter halten es hier nur sehr widerstandsfähige Tiere wie Moschusochse und Polarfuchs aus, auch im Sommer ist die Tundra nicht artenreich; die relativ wenigen Arten können aber in großer Zahl vorkommen: Schneegänse und Rentiere werden in großer Zahl von den langen Tagen angelockt.

Ausdehnung der Tundra

 Ausdehnung der Tundra.

Webseite zum Thema:
Einen aktuellen Artikel zur Gefährdung der Tundra im Norden Alaskas durch die Erdölförderung findet sich auf der Webseite des National Geographic Magazine: >> Fall of the Wild (englischprachig).

Gebirge

Variiert wird die Vielfalt noch durch Gebirge und die durch das Wasser bestimmten aquatischen Lebensräume. Bei den Gebirgs-Ökosystemen entdeckte der Naturforscher Alexander von Humboldt (>> hier), dass die Höhenstufen der Abfolge der Vegetation von den Tropen zu den Polen entsprach. In den Alpen etwa folgen auf die Laubwälder nach oben hin Nadelwälder (entsprechend der Taiga) und auf diese die alpine Stufe, die der Tundra entspricht; in den tropischen Gebirgen kommen noch die tropischen und subtropischen Stufen dazu.

Die Gebirge der Erde

Die wichtigsten Gebirgszüge der Erde.

Alexander von Humboldt und seine Nachfolger

Im Jahr 1799 verwirklichte Alexander von Humboldt einen langjährigen Traum: Die Erforschung der Welt, um das “Ineinanderweben aller Naturkräfte, ... den Einfluss der toten Natur auf die belebte Tier- und Pflanzenschöpfung” zu untersuchen. Durch den Tod seiner Mutter zu großem Vermögen gekommen, hoffte er, sich der Weltumsegelung von Kapitän Baudin anschließen zu können. Als diese verschoben wird, beginnen Humboldt und ein Botaniker, Aimé Bonpland, den er in Paris kennengelernt hat, auf eigene Faust: Am spanischen Hof erhält er einen Reisepass für Spaniens Besitzungen in Übersee und setzt auf eigene Kosten nach Neu-Granada über. Er landet in Cumaná (im heutigen Venezuela), und erkundet fünf Jahre lang die Regenwälder, Savannen und Hochgebirge des heutigen Venezuelas, Kolumbiens, Ecuadors, Perus, Mexikos und Kubas, befährt den Orinoco (und sieht, dass dieser tatsächlich mit dem Amazonas verbunden ist) und scheitert an der Besteigung des Chimborazo (6.310 m), der damals als der höchste Berg der Erde gilt. Humboldt und Bonpland sammeln tausende von Pflanzen, von denen 3.600 neu für die Wissenschaft sind. Später malt Humboldt aus der Erinnerung ein Aquarell des Chimbarazo, in das er seine wissenschaftlichen Beobachtungen einträgt - und die Höhenzonen beschreibt. Diese Karte und sein Werk “Ideen zu einer Geographie der Pflanzen” gelten als Begründung der Vegetationsgeographie, der Beziehung der Vegetation zu den Landschaften der Erde. Auf dem Rückweg war er drei Wochen Gast von Thomas Jefferson, dem dritten Präsidenten der USA, und verbrachte den Rest seines Lebens damit, seine Notizen, Zeichnungen und Sammlungen zu sichten und in einer 29bändigen Reisebeschreibung zu veröffentlichen. Sein Meisterwerk wurde aber der unvollendete “Kosmos - Entwurf einer physischen Weltbeschreibung”. Das Buch ist heute noch lesenswert.

Baudin startete seine Reise übrigens im Jahr 1800, und erkundete drei Jahre lang die Südsee. Auf der Reise wurden unter anderem 18.400 Tiere gesammelt, von denen 2.500 neu für die Wissenschaft sind. Weitere große naturkundliche Studienreisen waren die der deutschen Naturkundler Johann Baptist von Spix und Carl Friederich Philipp von Martius, die 1817 bis 1829 Brasilien und das Flusssystem des Amazonas erkunden; die Erforschung des indischen Hochlandes durch den englischen Botaniker Joseph Hooker von 1847 bis 1849, die der südamerikanischen Tierwelt durch den englischen Zoologen Henry Walter Bates von 1848 bis 1859.

Süßwasserlebensräume

Zu den Lebensräumen des Süßwassers gehören Ströme, Flüsse und Bäche sowie Seen, Teiche und Moore sowie periodisch überflutete Feuchtgebiete; sie alle können erheblich zum biologischen Reichtum eines jeden Lebensraumes beitragen. Der weitaus größte Anteil des Süßwassers ist jedoch als ewiges Eis in den Polkappen gebunden. An den Polen ist der Wechsel zwischen Winter und Sommer (man könnte auch sagen, zwischen Nacht und Tag, denn jenseits der Polarkreise ist es im Winter 24 Stunden am Tag dunkel und im Sommer 24 Stunden lang hell) sehr drastisch; in der wegen ihrer Höhe kälteren Antarktis bleiben im Winter nur eine Pinguin- und eine Robbenart.

Flüsse, Seen und Feuchtgebiete der Erde

Große Flüsse, Seen und Feuchtgebiete der Erde.

Weitere Seiten zum Ökosystem Erde:
>> Übersicht
>> Die Erde als Ökosystem
>> Boden
>> Wasser
>> Luft
>> Klima
>> Lebensraum Ozean

© Jürgen Paeger 2006 - 2013

Die Vorstellung, das ungestörte Ökosysteme in der Natur einen Gleichgewichtszustand (“Klimaxphase”) erreichen, ist eine Idealisierung: Auch in der Natur kommt es zu Störungen, etwa zu Waldbränden oder dem Einfluss von Großtieren (>> hier), die Wälder stören oder vernichten können, die dann erst im Laufe der Zeit nach verschiedenen “Sukzessionsphasen” wieder hergestellt werden. Der Umfang und die Dauerhaftigkeit der menschlichen Störungen stellen aber ein ganz neue Dimension dar, bei deren Verständnis das Konzept der potenziellen natürlichen Ökosysteme sehr hilfreich ist.

Unberührte Natur in Deutschland gibt es in unseren Nationalparks: Eine Übersicht mit links findet sich >> hier (Bundesamt für Naturschutz).