Stoffkreislauf

Die Nahrungsbeziehungen in einem Ökosystem bedingen einen Stoffkreislauf. Er umfasst alle Prozesse der Aufnahme von Stoffen sowie alle Prozesse des Aufbaus, des Umbaus und des Abbaus von Stoffen, z. B. die Fotosynthese und Atmung (Bild 1).

Am Anfang der Nahrungsbeziehungen stehen immer autotroph lebende Organismen, die Chlorophyll besitzen (Produzenten, Erzeuger). Diese Organismen können im Prozess der Fotosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mithilfe des Chlorophylls und unter Nutzung der Energie des Lichtes Traubenzucker und in Folge zahlreiche weitere organische Stoffe aufbauen.
Wenn heterotroph lebende Organismen Nahrung aufnehmen, nehmen sie gleichzeitig z.B. immer auch Kohlenstoff, Stickstoff und die in der Nahrung enthaltene Energie auf. So werden die von den Produzenten gebildeten organischen Stoffe über die Konsumenten (Verbraucher) bis zu den Destruenten (Zersetzer) weitergegeben. Letztere bauen sie ab, wobei die Ausgangsstoffe wieder freigesetzt werden und erneut von den Produzenten genutzt werden können. Der Kreislauf beginnt von Neuem.

Der Kreislauf des Kohlenstoffs

Der Stoffkreislauf wird besonders deutlich, wenn der „Weg“ einzelner Stoffe verfolgt wird, z.B. des Kohlenstoffs (Kohlenstoffkreislauf, Bild 2).

Kohlenstoff gelangt durch Fotosynthese über das in der Luft enthaltene Kohlenstoffdioxid $(C{O}_2)$in chlorophyllhaltige Organismen, die Produzenten. In der Nahrungskette nimmt er seinen Weg von den Produzenten in den Körper von Konsumenten, von Bakterien, der Pilze, der Tiere und des Menschen. Bereits durch die Atmung der meisten Organismen wird ein Teil wieder als $C{O}_2$ freigesetzt. Nach dem Tode der Organismen erfolgt deren Abbau durch Destruenten, wobei der Kohlenstoff als $C{O}_2$ frei wird und wieder in den Kreislauf eingehen kann. Im Verlaufe der Erdgeschichte hat sich ein solches Gleichgewicht zwischen $C{O}_2$-Produktion und $C{O}_2$-Verbrauch duch Organismen eingestellt, so dass der $C{O}_2$-Gehalt der Luft nahezu konstant bleibt.
Dieses Gleichgewicht kann durch menschliche Tätigkeit erheblich gestört werden. Unter anderem werden durch Verbrennung fossiler Stoffe (z.B. Öl, Kohle), die auf Lebensprozesse von Organismen in früheren Erdzeitaltern zurückgehen und große Mengen Kohlenstoff enthalten, ungeheure Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt und an die Atmosphäre abgegeben sowie gleichzeitig Sauerstoff verbraucht. Das führt zur Erhöhung des $C{O}_2$-Gehalts der Luft und bewirkt u. a. den Treibhauseffekt.