Ökologische Kreisläufe der Stoffe und der Strom der Energie

Abstract

Wie die Zelle oder der Organismus sind auch die höheren Kategorien der belebten Natur, die Ökosysteme, durch beständigen Aufbau und Abbau gekennzeichnet. Die treibende Kraft des Stoffumsatzes ist hier wie dort die irreversible Umwandlung von freier Enthalpie (Sonnenenergie) in Entropie (Wärmebewegung der Materie). Der Ort der ökologischen Stoffumwälzung ist die Biosphäre, eine im Vergleich zu den Abmessungen der Erdkugel hauchdünne Schicht von allenfalls 20 km Mächtigkeit an den Kontaktzonen von Litho-, Hydro- und Atmosphäre. Für das Ökosystem Erde lässt sich dieser Stoffwechsel in Form von Kreisläufen der Elemente beschreiben,welche die lebendigen und die nichtlebendigen Bereiche der Natur zu quasistationären Systemen zusammenfassen.``Quasistationär'' bedeutet in diesem Zusammenhang, dass diese Kreisläufe innerhalb geologisch kurzer Zeiträume mit guter Näherung als Fließgleichgewichte mit stationären pool-Größen betrachtet werden können. Längerfristig ergeben sich jedoch nicht zu übersehende Abweichungen vom Zustand des Fließgleichgewichts (z. B. die langfristige Akkumulation organischer Moleküle), d. h. auch das Ökosystem Erde zeigt das Phänomen der Entwicklung. Diese war in den vergangenen Erdepochen eng mit der biologischen Evolution verknüpft. Neuerdings beeinflusst außerdem die energieverbrauchende menschliche Technik diese Entwicklung in steigendem Umfang.