Bioökologie

Unter Ökologie (von griechisch οίκος oikos „Haus, Haushalt“ und griechisch λόγος logos „Lehre“, also „Lehre vom Haushalt “) versteht man ursprünglich, in Anlehnung an die ersten Definitionen dieses Begriffs bei Ernst Haeckel (1866 ff.) ein Teilgebiet der Biologie, welches sich mit den Wechselbeziehungen der Organismen untereinander und mit ihrer abiotischen Umwelt beschäftigt. Die Ökologie ist eine teilweise stark mathematisierte Wissenschaft.

Sinngleich wird zuweilen der Begriff Bioökologie verwendet, um diese dadurch gegenüber dem Inhalt der Geoökologie abzugrenzen.

Mit einem wachsenden Umweltbewusstsein in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entwickelte sich der Begriff weit über den engen naturwissenschaftlichen Rahmen der Biologie hinaus. Ökologische Erkenntnisse werden seitdem zunehmend auf gesellschaftliche Bereiche übertragen und auch zur politischen Argumentation verwendet, um das Verhältnis des Menschen zu seiner Umwelt zu verändern (s. u.). Der Begriff hat dadurch in vieler Hinsicht eine Bedeutungserweiterung oder -verschiebung erfahren und bezeichnet häufig auch die Lehre bzw. Handlungsweisen, die dem Umweltschutz oder einem nachhaltigen Wirtschaften dienen (siehe Ökologische Marktwirtschaft).

Geschichte des Begriffs und Definitionen

Der Ökologiebegriff in der Biologie

Zu den Begründern der Ökologie werden unter anderem Ernst Haeckel, Justus von Liebig, Charles Darwin, Karl August Möbius, Aldo Leopold, Ellen Swallow Richards, Arthur George Tansley und August Thienemann gezählt. Als der „Vater der Ökologie“ im angloamerikanischen Sprachraum gilt der dänische Entdecker und Botaniker Johannes Eugenius Bülow Warming.

Der Fachbereich Ökologie ist im Vergleich zu anderen klassischen Teildisziplinen der Biologie noch relativ jung. Die erste Definition des Begriffes stammt aus dem Jahr 1866 von Ernst Haeckel, einem deutschen Biologen und Anhänger des Darwinismus. Haeckel verstand unter Ökologie die Lehre von den Bedingungen der Lebewesen im Kampf ums Dasein und vom Haushalt der Natur:

„Unter Oecologie verstehen wir die gesamte Wissenschaft von den Beziehungen des Organismus zur umgebenden Außenwelt, wohin wir im weiteren Sinne alle ‚Existenz-Bedingungen‘ rechnen können.“

– Ernst Haeckel

Diese sehr weit greifende Definition wurde innerhalb der Geschichte der ökologischen Forschung unter verschiedenen Blickrichtungen modifiziert. Heute findet man in Lehrbüchern unterschiedliche Definitionen, die häufig nur eine Konkretisierung der ursprünglichen Definition darstellen. So schreibt etwa Bick (1998):

„Ökologie ist die Wissenschaft vom Stoff- und Energiehaushalt der Biosphäre und ihrer Untereinheiten (zum Beispiel Ökosysteme) sowie von den Wechselbeziehungen zwischen den verschiedenen Organismen, zwischen Organismen und den auf sie wirkenden Umweltfaktoren sowie zwischen den einzelnen unbelebten Umweltfaktoren.“

Im Rahmen der evolutionsbiologischen Forschung wurden die Erkenntnisse der Verbreitungsfaktoren und der Artbildung ergänzt, sodass etwa bei Krebs (1985) zu lesen ist:

„Ökologie ist die Wissenschaft, die sich mit den Wechselbeziehungen befasst, die die Verbreitung und das Vorkommen der Organismen bestimmen.“

Eine Schulbuch-Definition (Schroedel, 2005) lautet folgendermaßen:

„Die Ökologie untersucht das Zusammenwirken abiotischer und biotischer Faktoren in und zwischen Ökosystemen. Sie ist die Wissenschaft der Wechselbeziehungen, welche die Lebensbedingungen, die Häufigkeit und die Verbreitung von Lebewesen bestimmen.“

Carl Schroeter prägte 1902 die Begriffe Autökologie und Synökologie.

Erweiterung und Popularisierung des Ökologiebegriffs

Die UNESCO trug wesentlich dazu bei, dass der ökologische Forschungsansatz verbreitet und popularisiert wurde. Bereits durch ihr Internationales Biologisches Jahr und durch das Man and Biosphere-Programm entwickelte sich die Forschung weit über den engen naturwissenschaftlichen Rahmen der Biologie hinaus. In den 1960ern brach zudem das Zeitalter des Umweltschutzes an. Großes Aufsehen erregte die amerikanische Biologin Rachel Carson 1962 mit ihrer Warnung vor einem „Stummen Frühling“, der letztlich ein fast globales Verbot von DDT und anderen persistenten Umweltgiften bewirkte. Zum ersten Mal wurden hier ökologische und umweltschützerische Belange öffentlichkeitswirksam verbunden. Ökologische Erkenntnisse werden auch zunehmend mit gesellschaftlichen Bereichen in Beziehung gesetzt und teilweise auf diese übertragen. Weitere Impulsgeber waren die vom Club of Rome herausgegebene Studie Grenzen des Wachstums (1972) und der Bericht an den US-Präsidenten Global 2000 (1980).

Da die Menschen zwar an eine biologische Umwelt gebunden sind, diese aber ungewollt oder bewusst gestaltend verändern, trugen auch politische Intentionen dazu bei, den Begriff Ökologie generell in umweltpolitischen Zusammenhängen zu verwenden. Die Ökologie wurde innerhalb kurzer Zeit zur „Leitwissenschaft“ (kritisch dazu bereits Trepl 1983) dieser „Ökologiebewegung“. Indem das Wort Ökologie aber Eingang in die tägliche Umgangssprache fand, veränderte sich sein Bedeutungsinhalt. Die ursprünglich neutrale Naturwissenschaft wurde positiv besetzt, so dass ökologisch zum Teil gleichbedeutend mit umweltverträglich, sauber, rücksichtsvoll oder auch mit gut bzw. richtig verwendet wird. Auch die Kurzform "Öko" in Kombination mit Bezeichnungen, die mit ökologischen Wirtschaftsformen in Verbindung zu bringen sind, setzt sich verstärkt durch: z. B. Ökobauer (geht über Biobauer hinaus), Ökostadt, Ökosiedlung, Ökoenergie oder Ökostrom, Ökomode, "ökofair" (ökologisch angebaut und fair gehandelt). Selbst wenn einiges davon Marketing sein sollte, dokumentiert dies das Vordringen des Nachhaltigkeitsprinzips in den Lebensalltag.

Im Weiteren wird vorwiegend die Ökologie als Teilgebiet der Biologie behandelt.

Forschungsgegenstand

Die Ökologie beschreibt Lebewesen in ihrer Umwelt sowie die Beziehung von Lebewesen untereinander. Die ökologische Forschung versucht komplexe ökologische Wirkungsgefüge auf beschreibbare naturwissenschaftliche Grundaussagen zu reduzieren sowie eigene, für diese ökologischen Systeme typische Gesetze zu formulieren. Eine Schwierigkeit des Untersuchungsgegenstandes besteht in der hohen Komplexität biologischer Systeme, die es zu berücksichtigen gilt. Artbezogene Einzelheiten stehen weniger im Vordergrund als verbindende, generalisierende Aussagen, die man mit beschreibenden, mathematisch-statistischen und experimentellen Verfahren zu gewinnen versucht.

Bei der ökologischen Betrachtung der Wechselwirkungen in und mit der Umwelt werden sowohl die belebten (biotischen) Faktoren, als auch die unbelebten (abiotischen) Faktoren in systemare funktionale Zusammenhänge gebracht, wodurch als Denkmodell ein Ökosystem entworfen wird.

Die ökologische Feldforschung kann sehr unterschiedlich stattfinden, etwa großräumig auf der Basis von geographisch abzugrenzenden Ökotop-Arealen, die sich aus Biotopen und Biozönosen (Lebensgemeinschaften) aufbauen, oder auf der Basis von Individuen oder Populationen einzelner Arten. Als eine multidisziplinäre Forschungsrichtung interagiert die Ökologie dabei mit einer Reihe anderer biologischer Disziplinen, vor allem der Evolutionsbiologie und Genetik, sowie mit einigen Geowissenschaften.

Die Ökologie und besonders ihre Teildisziplinen sind in hohem Maße auf Methoden und Forschungsergebnisse anderer Wissenschaftsgebiete angewiesen. Je nach Problemstellung werden Erkenntnisse weiterer Wissenschaften wie Geographie, Klimatologie, Ökonomie, Geologie, Ethnologie, Psychologie u.a. genutzt.

Neben der Grundlagenforschung spielt vor allem die Angewandte Ökologie eine zentrale Rolle. Dabei wird versucht, durch das Verständnis der ökologischen Zusammenhänge Modelle zur Lösung real existierende Probleme zu entwickeln. Es handelt sich unter anderem um Fragestellungen aus dem Natur- und Artenschutz, der ökonomischen Bedeutung von Ökosystemen sowie der Land- und Forstwirtschaft.

Traditionelle Unterteilung der Ökologie

Traditionell werden ökologische Fragestellungen auf drei Ebenen untersucht und gelehrt:

Autökologie

Die Autökologie befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen Einzelorganismus und Umwelt. Hierbei werden die Auswirkungen einzelner Umweltfaktoren wie Nahrung, Licht, Feuchtigkeit, Druck, Salzgehalt, Sauerstoff usw. auf das Individuum ebenso untersucht wie die kombinierten Wirkungen der einzelnen Faktoren auf das Lebewesen. Hierdurch lässt sich die Anpassung einer Art an die Umwelt erkennen und beschreiben und verschiedene Typen von Anpassung können voneinander abgegrenzt werden.

Lebewesen sind nur innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches des jeweiligen Umweltfaktors lebensfähig. Die spezifische Anpassung einer Art wird mit dem Konzept der ökologischen Nische beschrieben.

Methoden der Autökologie sind u.a. Freiland- und Laboruntersuchungen. Ähnlich arbeitet auch die Physiologische Ökologie.

Populationsökologie

Die Populationsökologie (selten auch "Demökologie" genannt) beschäftigt sich mit der Ökologie tierischer und pflanzlicher Populationen sowie mit den Wechselwirkungen zwischen Populationen und ihrer Umwelt. Hierzu werden die qualitativen (strukturellen) und quantitativen Aspekte der Entwicklung von Organismen innerhalb einer Population untersucht. Bei Mitberücksichtigung genetischer Aspekte (genetische Struktur, populationsgenetische Aspekte) spricht man von Populationsbiologie.

Populationen mit komplexer Alterszusammensetzung oder variabler Geschlechterzusammensetzung werden mittels demographischer Methoden und Analysen untersucht. Ein wesentlicher Inhalt der Populationsökologie ist auch die Untersuchung der Wechselwirkungen im Rahmen von Konkurrenz, Räuber-Beute-Beziehungen und von Wirt-Parasit-Verhältnissen. Die Populationsökologie verwendet vielfach mathematische und statistische Methoden zur Gewinnung und Beschreibung ihrer Erkenntnisse.

Langfristige Veränderungen als Folge evolutionärer Prozesse gehören traditionell nicht mehr in die Populationsökologie, sondern in die Populationsbiologie und die Evolutionsökologie.

Synökologie

Die Synökologie untersucht biologische Systeme. Einerseits werden die Wechselwirkungen innerhalb einer Biozönose untersucht, andererseits die Abhängigkeiten vom Biotop. Biotop und Biozönose bilden in modellhafter Einheit das Ökosystem.

An einfachen Systemen, die vielfach aus nur zwei Arten bestehen (manchmal im Deutschen als Bisysteme bezeichnet), wird versucht, durch Beobachtung und Experiment (z. B. durch Langzeituntersuchungen mit Hilfe von Computersimulationen) die Dynamik in Biozönosen zu verstehen und mittels mathematischer Modelle abzubilden.

Komplexe Artengemeinschaften können zum einen durch Reduzierung auf Teilaspekte überschaubar gemacht werden. Zum anderen werden komplexe Artengemeinschaften mit Hilfe schon bekannter (kleinerer) Systeme beschrieben. Ein Beispiel ist der Versuch, synökologische Einheiten analog zu Organismen zu beschreiben, ihre Eigenschaften also in Analogie zu denen von Lebewesen zu erfassen. Ein Beispiel für die Strategie einer Reduzierung auf Teilaspekte ist die Beschränkung auf die Untersuchung von Nahrungsbeziehungen mit einer Zusammenfassung von Arten nach Ernährungsstufen. Durch die Reduzierung auf bestimmte Aspekte gewinnt die Synökologie Erkenntnisse über den Energiefluss im Nahrungsnetz. Arten werden dabei in Produzenten, Konsumenten und Destruenten eingeteilt. Dadurch kann beschrieben werden, wie neue Biomasse produziert wird und abgestorbene, organische Substanz wieder in ihre anorganischen Bestandteile zerlegt und von den Lebewesen erneut aufgenommen wird, also ein Kreislauf, der, von wenigen Ausnahmen abgesehen, letztlich von der Sonne angetrieben wird. Ferner ist es so möglich, Stoff- und Energieumsätze in diesen komplexen Systemen zu erforschen.

Fachspezifische Teildisziplinen der Ökologie

Aufgrund einer zunehmenden Bedeutung der Ökologie zur Gewinnung von Erkenntnissen zum Verständnis von Umwelt- und Gesellschaftsfragen entstanden verschiedene ökologische Teildisziplinen, deren Bezeichnungen sich vielfach auch in der Benennung von Forschungsinstituten finden.

• Eine Gliederung bezieht sich auf die Organismengruppen, die jeweils untersucht werden. Man unterscheidet zwischen Tierökologie, Pflanzenökologie und Mikrobenökologie.
• Eine weitere Gliederung ergibt sich nach den Großlebensräumen der Erde. Betrachtet wird dabei die marine Ökologie (Meeresökologie), die Süßwasserökologie (Limnologie) und die terrestrische Ökologie (Festlandsökologie).
• Die Geoökologie, welche das Zusammenwirken abiotischer Teilsysteme (Boden, Sicker- und Grundwasser usw.) untereinander und mit biotischen Teilsystem untersucht, ist an einigen Universitäten als eigenständiges geowissenschaftlich orientiertes Fach etabliert.
• Die Bodenökologie untersucht die Zusammenhänge auf der Erdoberfläche im Hinblick z. B. auf die Landwirtschaft und Bodenfruchtbarkeit. Es handelt sich um ein Teilgebiet der Geoökologie.
• Die molekulare Ökologie untersucht die molekulargenetischen Grundlagen der Populationen und Lebensgemeinschaften sowie deren Veränderungen.
• Die Humanökologie untersucht die Wechselbeziehungen zwischen den Menschen und der Umwelt ("man and environment").
• Die Zivilisationsökologie beschäftigt sich primär mit den Auswirkungen der technischen Zivilisation auf Lebewesen und Lebensräume und den sogenannten Umweltproblemen sowie Lösungsansätzen zu ihrer Bewältigung und ist ebenfalls an einigen Universitäten als eigenständiges Fach etabliert. Teilgebiet der Zivilisationsökologie ist die Landschaftsökologie.
• Besonders hemerobe Ökosysteme sind Gegenstand der Agrarökologie und der Urbanökologie.
• Die Verhaltensökologie untersucht im weitesten Sinne die Wechselwirkungen von Verhalten und Umweltfaktoren.
• Die chemische Ökologie erforscht unter anderem die Rolle chemischer Signale in den Wechselbeziehungen von Organismen. Hieraus ergeben sich praktische Anwendungen wie die Entwicklung neuer Methoden zur biologischen Schädlingsbekämpfung.

Forscher, die sich v.a. den ökologischen Bedingungen vergangener Zeitepochen widmen, unterscheiden vielfach zwischen der

• Neoökologie, die sich mit gegenwärtig existierenden Ökosystemen beschäftigt, und der
• Paläoökologie, die die ökologischen Beziehungen vergangener Zeiten und Erdperioden untersucht.

Studium der Ökologie

Ökologie ist eine Teildisziplin der Biologie; in einigen Biologiestudiengängen kann man sich mehr oder weniger auf Ökologie spezialisieren. Bachelor-Abschlüsse bieten nur wenige Universitäten an, z. B. Salzburg ^[1] und Göttingen (Biologische Diversität und Ökologie). Die Fachhochschule Zittau/Görlitz bietet den Studiengang "Ökologie und Umweltschutz" sowohl mit Bachelor- als auch mit Diplom-Abschluss an. ^[2] Master-Studiengänge gibt es einige mehr, z. B. an der Universität Wien ^[3], an der Technischen Universität München ^[4] und englischsprachig an der Universität Bremen ^[5].

Besondere Ausrichtungen der Ökologie kann man u. a. auch im Rahmen der Geowissenschaften studieren, z. B. an der Universität Bayreuth ^[6] oder in anwendungsorientierten Studiengängen wie Naturschutz und Landschaftsplanung, z. B. an der Universität Oldenburg ^[7], der Universität Greifswald ^[8], am Wissenschaftszentrum Weihenstephan (TU München) sowie an der Universität Hannover^[9] und an der TU Berlin ^[10].

Hinzu kommt der Themenbereich der Ökotoxikologie, der an der RWTH Aachen ^[11] angeboten wird.

Literatur

Michael Crichton: Welt in Angst. Blessing Verlag, München 2005, ISBN 3-442-46304-1

Fachbücher

• Torsten Mertz: Schnellkurs Ökologie. Dumont Verlag, Köln 2006, ISBN 3-8321-7638-1
• Katharina Munk (Hrsg.): Grundstudium Biologie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2000, ISBN 3-8274-0910-1
• Wolfgang Nentwig, S. Bacher, R. Brandl: Ökologie kompakt. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1876-0
• Dtv-Atlas Biologie Bd. 2, 10. Aufl. 2002, ISBN 3-423-03222-7
• E.P. Odum: Ökologie. Grundlagen – Standorte – Anwendungen. Thieme, Stuttgart 1998, ISBN 3-13-382303-5
• Matthias Schäfer: Wörterbuch der Ökologie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2003, ISBN 3-8274-0167-4
• Fritz Schwerdtfeger: Ökologie der Tiere. Ein Lehr- und Handbuch in 3 Teilen. Parey, Hamburg/Berlin 1975–1979
  • Band 1: Autökologie. Die Beziehungen zwischen Tier und Umwelt. 2. Auflage. 1977, ISBN 3-490-07418-1
  • Band 2: Demökologie. Struktur und Dynamik tierischer Populationen. 2. Auflage. 1979, ISBN 3-490-07518-8
  • Band 3: Synökologie. Struktur, Funktion und Produktivität mehrartiger Tiergemeinschaften. 1975, ISBN 3-490-07318-5
• Bruno Streit: Ökologie kurzgefaßt. MEYERS FORUM Band 25, B.I.-Taschenbuchverlag, Mannheim 1994, ISBN 3-411-10411-2.
• C.R. Townsend, J.L. Harper, M.E. Begon: Ökologie. 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin 2003, ISBN 3-540-00674-5
• Angela Weil: Das Modell „Organismus“ in der Ökologie. Möglichkeiten und Grenzen der Beschreibung synökologischer Einheiten. Verlag Peter Lang, Frankfurt am Main u.a. 2005, ISBN 3-631-53676-3
• Christian Wissel: Theoretische Ökologie. Springer, Dezember 1998, ISBN 978-3-540-50848-9
• Rüdiger Wittig, Bruno Streit: Ökologie. E. Ulmer, Stuttgart 2004, ISBN 3-8252-2542-9

Aufsätze

• K. Rohde: Eine neue Ökologie. Aktuelle Entwicklungen der evolutionären Ökologie. Naturwissenschaftliche Rundschau 58(8), 2005, S. 420-426, ISSN 0028-1050
• Bruno Streit: Ökologie. In: P. Sitte: Jahrhundertwissenschaft Biologie – Die großen Themen. S. 283–303. C.H. Beck, München 1999
• Ludwig Trepl: Ökologie – eine grüne Leitwissenschaft? Kursbuch 74, o. Jahr, S. 6–27

Quellen

• Aaron Wildavsky: But is it True? A Citizen’s Guide to Environmental Health and Safety Issues. Harvard University Press, 1995, S. 55–80
• Sweeney Committee: DDT ist keine karzinogene Gefahr für den Menschen. Der damalige Leiter der US-Umweltschutzbehörde, Ruckelhaus, verbot DDT zwei Monate später mit der Begründung, DDT sei ein Krebsrisiko. Er hatte den Sweeney-Report nie gelesen. 25. April 1972
• Hayes, Wayland Jackson: Pesticides and Human Toxity Analysis of the New York Academy of Science 160, 1969, S. 40–54.
• Wilfried, John Noble: Deaths from DDT Successor Stir Concern in New York Times, 21. August 1970, S. 1. Siehe auch: But is it True? A Citizen’s Guide to Environmental Health and Safety Issues. Harvard University Press, 1995, S. 73
• Fallbeispiele in: Sunstein, R. Cass: Risk and Reason: Safety, Law and the Environment. Cambridge University Press, New York 2002, S. 200–201.

Weblinks

• World ecological problems by Robert Dupois

Einzelnachweise

1. ↑ (Bakkalaureat Ökologie und Biodiversität)
2. ↑ ([1])
3. ↑ (Ökologie)
4. ↑ (Ökologie)
5. ↑ ([2])
6. ↑ (Geoökologie)
7. ↑ (Umweltwissenschaften)
8. ↑ (Landschaftsökologie und Naturschutz)
9. ↑ (Landschaftsplanung)
10. ↑ (Landschaftsplanung)
11. ↑ (Bio5)