Ernährung

Unter Ernährung (Nutrition) versteht man bei Lebewesen die Aufnahme von organischen und anorganischen Stoffen, den Nährstoffen, die in der Nahrung in fester, flüssiger, gasförmiger oder gelöster Form vorliegen können. Mit Hilfe dieser Stoffe wird die Körpersubstanz aufgebaut oder erneuert und der für alle Lebensvorgänge notwendige Energiebedarf gedeckt.

In der Ökologie wird untersucht, welche Ansprüche ein Lebewesen bezüglich der Ernährung an seine Umwelt stellt (Autökologie), in welchen Wechselwirkungen es bei der Ernährung zu anderen Lebewesen steht (Synökologie) und welche Auswirkungen diese Beziehungen auf die Entwicklung einer Population haben (Demökologie oder Populationsökologie). Darüber hinaus wird in der Ökologie das Gesamtnährstoffangebot (Trophie) eines Ökosystems und seine Veränderung untersucht.

Zahlreiche weitere Zweige der Biologie setzen sich mit den verschiedenen Aspekten der Ernährung der Lebewesen auseinander:

• Physiologie, insbesondere die Ernährungsphysiologie: Aufnahme, Verdauung, Resorption, Ausscheidung (Egestion) und Verwertung (Stoffwechsel) der Nährstoffe.
• Ethologie: angeborene oder erlernte Verhaltensweisen der Tiere beim Nahrungserwerb und bei der Brutpflege.
• Anatomie und Morphologie: Bau der Mundwerkzeuge und des Verdauungstraktes bei Tieren sowie der photosynthetisch aktiven Organe sowie der Transportsysteme bei Pflanzen.
• Evolution: Entwicklung und Anpassung der Ernährungssysteme in der Phylogenie.

Nahrungstypen

Eine Einteilung der Lebewesen nach Nahrungstypen erfolgt auf der Grundlage der Nahrungsquelle, also wovon sie sich ernähren. Es besteht bei Tieren ein Zusammenhang zwischen ihrem Nahrungsspektrum und der Ausbildung der Mundwerkzeuge und des Verdauungstraktes. In der Regel ernährt sich ein Tier nicht ausschließlich von einem Nahrungstyp. So nehmen viele Fleischfresser regelmäßig, wenn auch in kleinen Mengen, Pflanzen auf.

Übersicht:

(-phage oder -phagie von gr. phagos = Fresser, -vore, -vora, Mehrzahl –voren von lat. voro, verschlingen, fressen)

					gr.	lat.
Aasfresser	Nekrophage	Nekrophagie			nekrós = tot
Allesfresser			Omnivore	Omnivoren		omnis, ganz
Baktrienfresser
Detritusfreser			Detritivore, Detrivore	Detritivoren, Detrivoren		detero, zerreiben, abreiben, abnutzen
Fleischfresser	Zoophage	Zoophagie	Carnivore	Carnivoren, Carnivora	zoon,= Tier	caro, carnis , Fleisch
Fruchtfresser		Fructivorie, Frugivorie| Fructivore, Frugivore			fructus, Frucht
	Graniphage	Graniphagie	Granivore	Granivoren
Holzfresser	Xylophage, Ligniphage	Xylophagie, Ligniphagie	Lignivore, Lignivorie		xylon, Holz
Insektenfresser			Insektivore	Insectivoren		insectus, eingeschnitten
Kotfresser	Koprophage	Koprophagie			kopros = Kot
Mulmfresser
Pflanzenfresser	Phytophage	Phytophagie	Herbivore	Herbivoren	phytón, Pflanze	herba',= Kraut
Pilzfresser
Planktonfresser
Saprobier, Saprobiont, veraltet Saprophyt	Saprophage		Saprovore		saprós, faulig
	Lithophage	Lithophagie			lithos, Stein

Tiere

Die Einteilung erfolgt zunächst in drei Großgruppen,

1. Pflanzenfresser (Herbivora im weitesten SinneVorlage:Ref),
2. Fleischfresser (CarnivoraVorlage:Ref) und
3. Allesfresser (Omnivora),

die dann weiter untergliedert werden.

Spezialisierungstypen

Nach dem Ausmaß der Spezialisierung (ökologische Valenz) im Nahrungsspektrum werden Tiere verschieden Gruppen und Untergruppen eingeteilt:

1. Generalisten sind Tiere, die ein breite Palette pflanzlicher und tierlicher Nahrung aufweisen. Diese Tiere werden als euryphag (gr. eurýs, breit, ausgedehnt) oder omnivor (lat. omnis, alles) bezeichnet.
   1. pantophag (gr. pantós, alles), alles Genießbare fressend, sind zum Beispiel Schwein, Ente oder Karpfen.
   2. polyphag (gr. polýs, viel) sind zum Beispiel Insektenfresser, Paarhufer, und Großkatzen. Sie ernähren sich zwar hauptsächlich nur noch von einer Nahrungstyp, akzeptieren aber viele verschiedene Arten dieses Typs.
2. Spezialisten sind Tiere, die sich auf wenige Tier- oder Pflanzenarten als Nahrungsquelle spezialisiert haben. Sie werden als stenophag (gr. stenós, eng schmal) bezeichnet.
   1. oligophag (gr. oligos, wenig) sind zum Beispiel manche Schmetterlingsraupen oder der Koala, der sich nur von einigen wenigen Eukalyptus-Arten ernähren kann.)
   2. monophag (gr. monos, allein) sind Lebewesen, die von einer einzigen Tier- oder Pflanzen-Art als Nahrungsquelle abhängig sind, wie zum Beispiel manche Parasiten.

Art der Nahrungsaufnahme

Auf Grund der Art und Weise der Nahrungsaufnahme lassen sich Organismen verschiedenen Typen zuordnen:

• Resorbierer nehmen Nährstoffe aus dem sie umgebenden Medium über die Körperoberfläche auf. Hierzu gehören viele Endoparasiten wie der Bandwurm.
• Filtrierer leben meist festsitzend (sessil) im Wasser, dem sie kleine Nahrungspartikel oder Kleinstlebewesen (Plankton, Bakterien) entnehmen. Beispiele sind Tunikata, Muscheln, Bartenwale, Enten oder Flamingos.
• Strudler sind Filtrierer, die den für die Filtration notwendigen Wasserstrom mit Hilfe von Geißeln, Cilien oder Tentakeln selbst erzeugen. Beispiele sind Wimperntierchen, Korallen, Rotatorien, oder das Lanzettfischchen
• Substratfresser sind an Land lebende Organismen, die das sie umgebende Material (Substrat) aufnehmen und dem sie im Verdauungstrakt die enthaltenen Nährstoffe entnehmen. Hierzu gehören Bodenorganismen wie der Regenwurm, Blattminierer, Holzminierer wie der Buchdrucker, Saprobionten oder Koprophagen wie der Mistkäfer.
• Sauger entnehmen lebenden Organismen gelöste Nährstoffe.
  • Pflanzensaftsauger sind zum Beispiel Zikaden, Blattläuse oder Blattwanzen. Da diese Organismen ihre Wirte schädigen, werden sie auch als Parasiten bezeichnet. Hummeln und Bienen sind zwar ebenfalls Pflanzensaftsauger. Da sie ihre Wirtspflanzen aber nicht schädigen sondern die Bestäubung bewerkstelligen, ist diese Lebensgemeinschaft eine Symbiose.
  • Blutsauger sind zahlreiche Ektoparasiten wie Wanzen, Flöhe, Stechmücken, Zecken, Blutegel oder Neunaugen
• Schlinger wie der Python und Kauer wie die Carnivora nehmen ihre Beute im Ganzen oder in kleinere Stücke zerteilt auf.

Art des Nahrungserwerbs

Auf Grund der Technik des Nahrungserwerbes kann man Tiere verschiedenen Typen zuordnen:

• Weidegänger wie Huftiere, Murmeltiere, Riesenkängurus oder Gänse sind Pflanzenfresser, die ihre Futterpflanzen nur so weit abfressen, dass sie wieder nachwachsen können. Seesterne wie die Dornenkrone weiden Korallen ab, die aber dadurch vollständig absterben
• Sammler legen entweder einen Nahungsvorrat für den Winter an (Eichhörnchen) oder bewahren einen Übehrschuss von Beutetieren oder Nahrungsresten an Orten, die für Konkurrenten unzugänglich sind, auf (Neuntöter).
• Jäger (veraltet Raubtiere) erbeuten andere Tiere, töten sie und beginnen unmittelbar danach mit dem Fressen. Beispiele sind Laufkäfer, Libellen, Raubwanzen. Je nach Jagdtechnik unterscheidet man
  • Hetzjäger, die ihre Beute zuweilen über weite Strecken und eine lange Zeit verfolgen (Wolf, Gepard);
  • Lauerjäger, die auf einem Ansitz (Bussard) oder in einem Versteck warten (Hecht), bis ein Beutetier in erreichbare Nähe gekommen ist. Diese Jäger sind in der Regel gut an ihre Umgebung angepasst (Tarnung, Mimese bei den Fangschrecken), manche haben die Möglichkeit, ihre Beute anzulocken (Anglerfisch).
  • Fallensteller sind Tiere, die auf ihre Beute lauern und sie mit Netzen (Webspinnen) oder Fallgruben (Ameisenlöwe) fangen.

Pflanzen

Pflanzen decken in der Regel ihren Nährstoffbedarf durch die Photosynthese, sie sind „selbsternährend“ (autotroph). Die Nährsalze nehmen Landpflanzen mit dem Wasser aus dem Boden auf, Wasserpflanzen aus dem umgebenden Wasser.

Unter den frei beweglichen, autotrophen Protisten (Einzeller) gibt es auch Formen, die bei Bedarf (Lichtmangel) zu einer heterotrophen Lebensweise übergehen können, sie sind amphitroph. Beispiel: Euglena viridis

Unter den festsitzenden (sessilen) Pflanzen gibt es auch Lebensweisen, die an den Nahrungserwerb von Tieren erinnern:

• Parasiten sind Pflanzen, die keine Photosynthese betreiben können und deshalb über Saugfortsätze (Haustorien) einen Teil des Assimilatstromes ihrer Wirtspflanzen für sich ableiten.
• Halbparasiten wie die Mistel betreiben zwar selbst Photosynthese, entnehmen aber der Wirtspflanze Wasser und Nährsalze.
• Nahrungs-Symbiosen gehen Pflanzen in der Regel mit Pilzen ein: Die heterotrophen Pilze erhalten von der Pflanze Assimilate, die dafür eine verbesserte Wasser- und Nährsalzversorgung erhalten. Beispiele: Mykorrhiza, Flechten.

Um auf Böden gedeihen zu können, die zu wenig stickstoffhaltige Nährsalze enthalten, haben sich bei den Pflanzen zwei Strategien entwickelt.

• Insektivore Pflanzen (umgangssprachlich „Fleischfressende Pflanzen“) wie Sonnentau, Kannenpflanze, Sarracenia, Wasserschlauch und Fettkraut haben verschiedene Fallenmechanismen entwickelt, mit welchen sie Insekten fangen und verdauen können.
• Pflanzen leben mit heterotrophen Organismen zusammen, die ihnen die notwendigen Nährsazle liefern können:
  • Leguminosen leben in Symbiose mit Knöllchenbakterien, die den Luftstickstoff zu Nitrat umandeln und an die Wirtspflanze weitergeben können. Da die Bakterien in kleinen Gewebewucherungen („Knöllchen“) der Wurzel der Wirtspflanze leben, stellt diese Lebensgemeinschaft eine Endosymbiose dar.
  • Einzellige Grünalgen sind Endosymbionten bei vielen Korallen-Arten, die deshalb nur an Licht gedeihen können.

Vorratshaltung

Alle Organismen speichern Nährstoffe in Zellorganellen, Speichergeweben oder Speicherorganen. Darüber hinaus haben sich im Tierreich Formen der Bevorratung von Nahrung entwickelt:

• Sammler wie das Eichhörnchen legen Vorräte für den nahrungsarmen Winter an.
• Ernteameisen (Gattung Messor im Mittelmeerraum, Gattung Pogonomyrmex in Nordamerika) speichern Gras- und Getreidesamen in ihrem Bau.
• Honigbienen speichern Pollen und Honig, den sie zur Konservierung im Honigmagen aus dem gesammelten Blütennektar hergestellt haben, in den Waben.
• Bei manchen Wüstenameisen speichern einige Individuen, die „Honigtöpfe“, Nektar in ihren Mägen. In speziellen Kammern warten sie, bis sie von den Arbeiterinnen aufgesucht werden, an die sie dann einen Teil des Mageninhalts weitergeben.
• Blattschneiderameisen legen Pilzgärten in ihrem Bau an. Als Substrat für die Pilze dienen die geernteten und vorgekauten Blattstücke. Das Pilzmyzel stellt ihre einzige Nahrung dar.

Brutpflege

Jungtiere, die sich zunächst noch nicht selbständig ernähren können, werden entweder von einem Dottersack ernährt (Fische) oder von ihren Eltern gefüttert. Bei manchen Vögeln (Tauben) findet im Kropf der Elterntiere zunächst ein Vorverdauung statt. Der Nahrungsbrei („Kropfmilch“) wird an die Jungtiere weitergegeben (Trophallaxis). Bei allen Säugetieren werden die Neugeborenen durch die Milch aus den Milchdrüsen ernährt.

Wechselwirkungen in der Biozönose

Innerhalb einer Lebensgemeinschaft (Biozönose) eines Ökosystems sind viele Organismen aufgrund eine Austauschs von Nährstoffen voneinander abhängig.

Stoffkreislauf

Autotrophe Organismen wie die grünen Pflanzen stellen aus anorganischen Stoffen wie Kohlenstoffdioxid, Nitrat und Sulfat alle organischen Bau- und Energiestoffe durch Assimilation selbst her. Sie werden deshalb als Produzenten bezeichnet. In der Dissimilation wird ein Teil dieser Stoffe zur Energiegewinnung wieder zu anorganischen Stoffe abgebaut. Diese Organismen sind also für einen Teil der Nährstoffe (bei grünen Pflanzen für Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff) autark. Der andere Teil der Nährstoffe wird allerdings nicht mehr in ihre anorganische Form zurückgeführt, so dass in einem System, das nur aus autotrophen Organismen bestünde, einerseits die Umwelt an Nährsalzen verarmen und sich andererseits organisches Material anhäufen würde:
Organismen, in der Regel Bakterien, die nun das anfallende organische Material wieder zu den von den Autotrophen benötigten, anorganischen Nährsalzen zurückverwandeln, werden als Reduzenten oder Destruenten bezeichnet. Sie ermögliche als heterotrophe Organismen in einem Ökosystem zusammen mit den autotrophen einen geschlossenen, biologischen Kreislauf, der mit dem geologischen Stoffkreislauf verknüpft ist (siehe Kohlenstoffkreislauf, Stickstoffkreislauf, Schwefelkreislauf):
Da Bakterien zu den Mikroorganismen gehören, würde es sehr lange dauern, bis sie einen großen Pflanzenkörper wie einen Baum vollständig remineralisiert hätten. Tiere und Pilze zerkleinern und verteilen das organische Material, so dass es den Destruenten möglich ist, das organische Material in kürzerer Zeit abzubauen. Tiere und Pilze beschleunigen also den Stoffkreislauf in einem Ökosystem. Da sie als heterotrophe Organismen auf die von den Produzenten im Überschuss hergestellten Nährstoffe angewiesen sind, werden sie als Konsumenten bezeichnet:

Innerhalb der Konsumenten lässt sich in einem Ökosystem eine Hierarchie von Ernährungsabhängigkeiten feststellen (siehe Nahrungskette, Nahrungsnetz und Nahrungspyramide): Konsumenten 1. Ordnung (Primärkonsumenten) sind Tiere, die sich direkt von den Produzenten ernähren (zum Beispiel Pflanzenfresser), Konsumenten 2. Ordnung ernähren sich wiederum von den Konsumenten erster Ordnung und so fort, am Ende dieser Hierarchie steht der Endverbraucher.

Produzenten werden auch als Primärproduzenten bezeichnet, da sie als erste in einer Nahrungskette Körpersubstanz aufbauen, von welcher sich die Konsumenten ernähren. Da auch Konsumenten Körpersubstanz auf bauen, von der sich andere Konsumenten ernähren können, werden diese auch als Sekundärproduzenten bezeichnet.

Anmerkungen

1. Vorlage:Note Campbell fasst unter diesem Nahrungstyp die Pflanzenfresser (im eigentlichen Sinne) sowie die Pilz-, Protisten- und Bakterienfresser zusammen. [Neil A. Cambell, Biologie, Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg, 1997; ISBN 3-8274-0032-5]
2. Vorlage:Note nicht zu verwechseln mit der systematische-taxonmischen Ordnung der Wirbeltiere, den Carnivora.