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Verletzung der Energieeinsparung in der Nahrungskette?

Verletzung der Energieeinsparung in der Nahrungskette?


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Nahrungsketten nutzen einen unidirektionalen Energietransfer. Pflanzen absorbieren Energie von der Sonne, dann geht die Energie auf die nächste tropische Ebene und so weiter. Aber in diesem System ist die Energiequelle die Sonne.

Wenn ein Organismus stirbt, liefert seine Zersetzung keine Energie zurück an die Sonne (da der Kernprozess in der Sonne weiterhin Energie erzeugt).

Meine Frage ist also - verletzt es nicht den Energieerhaltungssatz? Da die Energie nicht zur Sonne zurückfließt? Hier ist die Sonne die ultimative Energiequelle, da sie einfach weitermacht Erstellen Energie, also Energie wird nicht gespart?


Die Sonne erzeugt keine Energie; es wandelt Energie von einer Form in eine andere um - insbesondere macht es Licht. Die physikalischen Details brauchen uns hier nicht zu interessieren: Wichtig ist, dass der Brennstoffvorrat der Sonne allmählich (über Milliarden von Jahren) aufgebraucht wird und Licht erzeugt. Was Biologen interessiert, ist, dass die Photosynthese einen Teil dieser Lichtenergie nutzt und jede trophische Ebene im Durchschnitt etwa 10% der darunter liegenden erhält.


  • Vergleiche und kontrastiere zwischen einer Nahrungskette und einem Nahrungsnetz
  • Beschreiben Sie die Effizienz der Energieübertragung in Bezug auf trophische Ebenen

EIN Nahrungskette ist eine lineare Abfolge von Organismen, durch die Nährstoffe und Energie fließen, wenn ein Organismus einen anderen frisst. Jeder Organismus in einer Nahrungskette besetzt ein spezifisches trophische Ebene (Energieniveau), seine Position in der Nahrungskette. Die erste trophische Ebene in der Nahrungskette sind die Produzenten. Die Primärverbraucher (die Pflanzenfresser die Fresser) sind die zweite trophische Ebene. Als nächstes kommen die Verbraucher auf höherer Ebene. Zu den Verbrauchern auf höherer Ebene gehören Sekundärverbraucher (dritte trophische Ebene), bei denen es sich in der Regel um Fleischfresser handelt, die die Hauptkonsumenten fressen, und tertiäre Verbraucher (vierte trophische Ebene), das sind Fleischfresser, die andere Fleischfresser fressen. Verbraucher auf höherer Ebene ernähren sich von den nächstniedrigeren tropischen Ebenen usw. bis hin zu den Organismen an der Spitze der Nahrungskette: die Spitzenverbraucher. In der in Abbildung (PageIndex<1>) gezeigten Nahrungskette des Ontariosees ist der Chinook-Lachs der Spitzenverbraucher an der Spitze dieser Nahrungskette.

Abbildung (PageIndex<1>): Dies sind die trophischen Ebenen einer Nahrungskette im Ontariosee an der Grenze zwischen den USA und Kanada. Trophische Werte mit Grünalgen als Hauptproduzenten, Weichtiere und Schnecken sind die Hauptkonsumenten und kleine Fische (Slimy Sculpin) sind die Sekundärkonsumenten. Der tertiäre und Spitzenverbraucher ist Chinook-Lachs.

Ein wichtiger Faktor, der die Anzahl der Schritte in einer Nahrungskette begrenzt, ist die Energie. Ein Großteil der Energie von einem tropischen Niveau zum nächsten geht aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik als Wärme verloren. Nur etwa 10 % der Energie werden von einer trophischen Ebene auf die nächste trophische Ebene übertragen. Daher kann nach mehreren Transfers die in der Nahrungskette verbleibende Energiemenge nicht groß genug sein, um lebensfähige Populationen auf einem noch höheren trophischen Niveau zu ernähren.


Nahrungskette, Nahrungsnetz und Energiefluss in der Nahrungskette

Zu den Hauptprozessen, die in einer Umwelt ablaufen, gehören die Zufuhr und die Zirkulation chemischer Elemente zusammen mit der Energie, die durch das Ökosystem fließt.

Ein Ökosystem besteht aus drei Hauptkomponenten, den Produzenten, den Konsumenten und den Zersetzern. Alle befassen sich mit den Fütterungsprozessen, dem Fluss chemischer Elemente und dem Energiefluss.

Hersteller

Produzenten sind die autotrophen grünen Photosynthesepflanzen, die Lichtenergie einfangen und in das Ökosystem einbringen. Sie sind in der Lage, aus einfachen anorganischen Verbindungen organische Lebensmittel herzustellen. Sie sind autotrophe Organismen.

Beispiel: Algen, Cyanobakterien, Pflanzen

Verbraucher

Verbraucher sind alle Organismen, hauptsächlich Tiere, die Energie direkt oder indirekt von den Erzeugern als fertige Bio-Lebensmittel beziehen. Sie sind im Allgemeinen heterotrophe Organismen.

Beispiel: Menschen

Zersetzer

Zersetzer sind in erster Linie die Pilze und Bakterien, die ihre Energie aus den toten und verwesenden Pflanzen und Tieren beziehen. Sie setzen chemische Elemente als Ionen frei. Die primären chemischen Ionen sind Nitrate, Ammoniak, Phosphate, Kalium und Kalzium.

Nahrungskette

Die Übertragung von Nahrungsenergie von der Quelle in Pflanzen durch eine Reihe von Organismen mit wiederholten Phasen des Essens und des Verzehrs wird als Nahrungskette bezeichnet.

Der Prozess des Essens und Gefressenwerdens im Ökosystem in Form einer linearen Kette wird als Nahrungskette bezeichnet.

Grundsätzlich sind alle Tiere für ihre Nahrung auf Pflanzen angewiesen. Eagle kann Bluebird konsumieren, aber Bluebird frisst Schädlinge wie Raupen und Raupen frisst den Hof oder grüne Blätter. Dies ist ein Beispiel für einen grundlegenden Nahrungskreislauf.

Gras oder grüne Blätter –> Raupe oder Insekt –> Kleine Vögel –> Adler –> Hunde

Nahrungsnetz

Das ineinandergreifende Muster der Nahrungsketten wird Nahrungsnetz genannt.

Das Nahrungsnetz ist eigentlich „die Kombination vieler Nahrungsketten“. Nahrungsnetze sind nicht so einfach wie erklärt, da viele Tiere zu unterschiedlichen Zeiten mehr als eine Art von Nahrung fressen, da sich der Fuchs nicht vollständig von Hasen ernährt, sondern auch Käfer, Ratten usw. aufnimmt. Alle Nahrungsketten und Nahrungsnetze beginnen mit eine grüne Pflanze (Produzent) und kann aus 3 bis 5 Gliedern oder trophischen Ebenen bestehen.

Trophäenniveaus im Nahrungsnetz

In einem Nahrungsnetz sind komplexere trophische Ebenen oder Nahrungsverbindungen wie folgt:

T1-Stufe: In der Nahrungskette ist T1 die erste trophische Erzeugerstufe. Enthält alle Grünpflanzen, Gras und Phytoplankton.

T2-Stufe: Zweite trophische Ebene T2, die aus den primären konsumentenähnlichen Käferratten und Kaninchen besteht, die Pflanzen fressen, aber von T3 gefressen werden.

T3-Ebene: Dritte trophische Ebene T3 sind sekundäre konsumentenähnliche Füchse, Eule, die T2 fressen.

T4-Ebene: Die vierte trophische Ebene T4 besteht aus tertiären Verbrauchern.

Bedeutung des Nahrungsnetzes
Bewahren Sie die Stabilität der Umgebung

Die Vielfalt der Wege in einem Nahrungsnetz trägt dazu bei, die Stabilität des Ökosystems zu erhalten. Eulen jagen zum Beispiel Kaninchen und Mäuse. Wenn eine Krankheit die Kaninchenpopulation reduziert, werden weniger Pflanzen aufgenommen. Die größere Pflanzenpopulation produziert mehr Früchte und Samen, die wiederum eine größere Mauspopulation unterstützen. Die erhöhte Anzahl von Mäusen ist schließlich die Hauptnahrungsquelle für die Eulen.

Die Kaninchenpopulation nimmt langsam zu und diese Primärkonsumenten werden wieder zu einer Nahrungsquelle für die Eulen. So hält die Natur ein Gleichgewicht.

Prädation und ihre Bedeutung

Prädation: Die Verbindung zwischen zwei Tieren, bei der eines das andere tötet, um Nahrung zu bekommen, oder die Interaktion zwischen Räuber und Beute wird als Prädation bezeichnet.

Raubtier: Ein Tier, das lebende Tiere für seine Nahrung fängt und bereitwillig tötet, wird als Raubtier bezeichnet.

Beute: Das Tier, das vom Raubtier gefangen/getötet und gefressen wird, wird als Beute bezeichnet.

Bedeutung der Prädation

Die Größen der Populationen von Räubern und Beutetieren hängen miteinander zusammen. Die Größe jeder Population wird durch die Größe der anderen bestimmt. Wenn die Beutezahl groß ist, führt dies zu einem Anstieg der Anzahl der Räuber, da sich ein Räuber von der Beute ernährt, beginnt die Zahl der Beute zu sinken. Die Zahl der Raubtiere nimmt ebenfalls ab, da sie ein geringeres Nahrungsangebot haben. Wenn die Zahl der Raubtiere abnimmt, beginnt die Zahl der Beute zu steigen. Diese Nahrungsbeziehung von Räuber-Beute entwickelt einen „Kreislauf“.

Beispiele: Katze/Maus, Fuchs/Kaninchen, Robbe/Fisch, Frosch/Mücke, Habicht/Kleinvögel und so weiter.

Weiden und ihre Bedeutung

Weiden: Die Art der Fütterung, bei der die Tiere Gräser verzehren, wird als Beweidung bezeichnet.

Grazer: Die Tiere, die sich von Gras und Kräutern ernähren, werden Graser genannt.

Zahlreiche Tiere wie Kaninchen, Ziegen, Schafe, Kühe, Büffel und Pferde ernähren sich von Gräsern. Diese Tiere leben auf Weideland, wo sie sich von Gras, Kräutern und Sträuchern ernähren.

Auswirkungen der Beweidung auf das Ökosystem
Über Weiden

Wenn viele Tiere auf der Weide gehalten werden, fressen sie das Gras sie fressen die Gräser bis zur Wurzel, obwohl Gräser widerstandsfähiger sind als krautige Pflanzen und die Fähigkeit haben, sehr schnell nachzuwachsen, die Hufe von Weidetieren zertrampeln den Boden zu einem harten Schicht, wodurch Regenwasser nicht in diesen Boden eindringt. Es läuft von der Oberfläche ab und entfernt damit den fruchtbaren Mutterboden.

Das Endergebnis der Überweidung ist völlig unfruchtbares Land. Es läuft von der oberen Fläche ab und beseitigt damit den fruchtbaren Oberboden.

Mäßige Beweidung

Die Beweidung ist ein sehr wichtiger Faktor bei der Bestimmung des Ökosystems. Mäßige Beweidung ist äußerst nützlich, um das Ökosystem Wiesen zu erhalten. Es zerstört die Rivalen und hilft dem Gras, gut zu wachsen. Überweidung kann dazu führen, dass eine Wiese oder Grasland in eine Wüste verwandelt wird.

Der Energiefluss in der Nahrungskette eines Ökosystems

Die Energie in Form von Strahlungswärme und Licht der Sonne dringt durch ein Ökosystem durch die verschiedenen trophischen Ebenen (Links) und strahlt wieder in den Weltraum zurück.

Bruttoprimärproduktion: Die Gesamtenergiemenge, die von den Pflanzen festgelegt wird, ist die Bruttoprimärproduktion.

Netto-Primärproduktion: Die Energiemenge, die übrig bleibt, nachdem Pflanzen ihren Atmungsbedarf gedeckt haben, ist die Nettoprimärproduktion, die sich als Pflanzenbiomasse zeigt.

Über 1% der gesamten Sonnenenergie wird von den Erzeugern in einem Ökosystem gefangen. Der Rest 99% der Sonnenenergie wird verwendet, um Wasser zu verdampfen, den Boden aufzuheizen und geht dann in den Weltraum verloren. Da Energie von einer trophischen Ebene zur nächsten übertragen wird, vom Erzeuger zum Primärverbraucher, werden zwischen 80 und 90 % der letzten Energie übertragen, da die ursprüngliche Energie Wärme als Nebenprodukt der Atmung ist. Ein kontinuierlicher Energiefluss der Sonne verhindert jedoch, dass das Ökosystem ausläuft. Eine Energiepyramide kann konstruiert werden, die den Energietransfer in einer Gemeinschaft von Organismen zeigt.

Eine kurze Nahrungskette mit zwei oder drei Gliedern unterstützt eine Gemeinschaft effizienter als eine lange Kette mit fünf Gliedern, bei der ein Großteil der ursprünglichen Energie der Produzenten diese Organismen auf höheren trophischen Ebenen erreichen würde. Zersetzer können Energie gewinnen, indem sie pflanzliches und tierisches Gewebe und Abfall in anorganische Mineralionen umwandeln.

Zusammenfassung

In einem Ökosystem wird ständig Energie verbraucht. Sobald diese Energie das Ökosystem verlässt, wird diese Energie nie wieder verwendet. Energie unterstützt die Aktivitäten aller Organismen im Ökosystem. Es gelangt in Form von Sonnenlicht in das Ökosystem.

Dann wird es in die chemischen Bindungen des Moleküls in lebenden Pflanzengeweben eingebaut. Alle Tiere sind für ihre Nahrung, die die Nahrungskette bildet, auf Pflanzen angewiesen. Grundsätzlich ist die Nahrungskette die Abfolge von Organismen, durch die sich Energie in einem Ökosystem bewegt.

Die Kombination vieler komplex miteinander verbundener Nahrungsketten werden Nahrungsnetze genannt. Die Gruppierung von Organismen auf der Grundlage der Energie wird als trophische Ebene bezeichnet. Viele Arten von Organismen sind an Nahrungsketten und Nahrungsnetzen beteiligt. Die Nahrungskette beginnt bei den Produzenten und endet bei den Zersetzern.


Energieübertragung

In jedem Ökosystem ist es Energie, die den Organismen das Leben ermöglicht. Diese Energie stammt hauptsächlich aus einer ursprünglichen Quelle: der Photosynthese. Die Pflanzen im Ökosystem nutzen diese Sonnenenergie, um Kohlenhydrate zu produzieren, die dann von anderen Organismen verbraucht werden: die Energieübertragung.

Allerdings wird nicht die gesamte Energie des Sonnenlichts von den Pflanzen ausschließlich als Energie genutzt, die bei weitem nicht effizient ist. Viel Sonnenlicht verfehlt die Pflanze, hat die falsche Wellenlänge oder geht in der Ineffizienz der Photosynthese verloren. Wir verwenden den Begriff Bruttoprimärproduktion sich auf die Gesamtenergie in den Molekülen der Pflanze beziehen Nettoprimärproduktion ist die überschüssige Energie, die nicht von der Anlage selbst verbraucht wird.

Auf jeder Stufe der Nahrungskette geht Energie verloren, weil sie vom Organismus selbst zur Atmung verwendet wird. Dies begrenzt die Anzahl der Schritte, die eine Nahrungskette umfassen kann.


Das obige Diagramm stellt quantitativ (in Zahlen) die Effizienz des Energietransfers in einer Nahrungskette dar. Beachten Sie, dass nur etwa 8% der Energie von einer Stufe zur nächsten übertragen wird.


Nahrungskette

Die Nahrungskette beschreibt, wer wen in freier Wildbahn frisst. Jedes Lebewesen, von einzelligen Algen bis hin zu riesigen Blauwalen, braucht Nahrung, um zu überleben. Jede Nahrungskette ist ein möglicher Weg, dem Energie und Nährstoffe durch das Ökosystem folgen können.

Gras produziert beispielsweise seine eigene Nahrung aus Sonnenlicht. Ein Kaninchen frisst das Gras. Ein Fuchs frisst das Kaninchen. Wenn der Fuchs stirbt, bauen Bakterien seinen Körper ab und bringen ihn in den Boden zurück, wo er Pflanzen wie Gras mit Nährstoffen versorgt.

Natürlich fressen viele verschiedene Tiere Gras und Kaninchen können neben Gras auch andere Pflanzen fressen. Füchse wiederum können viele Arten von Tieren und Pflanzen fressen. Jedes dieser Lebewesen kann Teil mehrerer Nahrungsketten sein. Alle miteinander verbundenen und sich überschneidenden Nahrungsketten in einem Ökosystem bilden ein Nahrungsnetz.

Trophäenstufen

Organismen in Nahrungsketten werden in Kategorien eingeteilt, die als trophische Ebenen bezeichnet werden. Grob gesagt werden diese Ebenen in Produzenten (erste trophische Ebene), Verbraucher (zweite, dritte und vierte trophische Ebene) und Zersetzer unterteilt.

Produzenten, auch Autotrophe genannt, stellen ihr eigenes Essen her. Sie bilden die erste Stufe jeder Nahrungskette. Autotrophe sind normalerweise Pflanzen oder einzellige Organismen. Fast alle Autotrophen verwenden einen Prozess namens Photosynthese, um aus Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser „Nahrung&rdquo (ein Nährstoff namens Glukose) zu erzeugen.

Pflanzen sind die bekannteste Art von Autotrophen, aber es gibt noch viele andere Arten. Algen, deren größere Formen als Algen bekannt sind, sind autotroph. Phytoplankton, winzige Organismen, die im Ozean leben, sind ebenfalls autotroph. Einige Arten von Bakterien sind autotroph. Bakterien, die in aktiven Vulkanen leben, verwenden beispielsweise Schwefelverbindungen, um ihre eigene Nahrung zu produzieren. Dieser Vorgang wird Chemosynthese genannt.

Die zweite trophische Ebene besteht aus Organismen, die die Produzenten fressen. Diese werden als Primärkonsumenten oder Pflanzenfresser bezeichnet. Hirsche, Schildkröten und viele Vogelarten sind Pflanzenfresser. Sekundärkonsumenten fressen die Pflanzenfresser. Tertiärkonsumenten essen die Sekundärkonsumenten. Es kann mehr Verbraucher geben, bevor eine Kette endlich ihren Top-Räuber erreicht. Spitzenprädatoren, auch Spitzenprädatoren genannt, fressen andere Verbraucher.

Verbraucher können Fleischfresser (Tiere, die andere Tiere fressen) oder Allesfresser (Tiere, die sowohl Pflanzen als auch Tiere fressen) sein. Allesfresser verbrauchen wie Menschen viele Arten von Lebensmitteln. Menschen essen Pflanzen wie Gemüse und Obst. Wir essen auch Tiere und tierische Produkte wie Fleisch, Milch und Eier. Wir essen Pilze wie Pilze. Wir essen auch Algen in essbaren Algen wie Nori (zum Einwickeln von Sushi-Rollen) und Meersalat (verwendet in Salaten).

Detritivoren und Zersetzer sind der letzte Teil der Nahrungskette. Detritivoren sind Organismen, die nicht lebende Pflanzen- und Tierreste fressen. Aasfresser wie Geier fressen beispielsweise tote Tiere. Mistkäfer fressen Tierkot.

Zersetzer wie Pilze und Bakterien vervollständigen die Nahrungskette. Sie verwandeln organische Abfälle, wie zum Beispiel verrottende Pflanzen, in anorganische Materialien, wie zum Beispiel nährstoffreiche Erde. Zersetzer schließen den Lebenszyklus ab und geben Nährstoffe an den Boden oder die Ozeane zurück, um sie von Autotrophen zu nutzen. Damit beginnt eine ganz neue Nahrungskette.

Nahrungskette

Verschiedene Lebensräume und Ökosysteme bieten viele mögliche Nahrungsketten, die ein Nahrungsnetz bilden.

In einer marinen Nahrungskette liefern einzellige Organismen namens Phytoplankton Nahrung für winzige Garnelen namens Krill. Krill ist die Hauptnahrungsquelle für den Blauwal, ein Tier der dritten trophischen Ebene.

In einem Grünland-Ökosystem könnte eine Heuschrecke Gras fressen, ein Produzent. Die Heuschrecke könnte von einer Ratte gefressen werden, die wiederum von einer Schlange verzehrt wird. Schließlich stürzt ein Falke&mdashan Spitzenprädator&mdash nach unten und schnappt sich die Schlange.

In einem Teich können die Autotrophen Algen sein. Eine Mückenlarve frisst die Algen und dann vielleicht eine Libellenlarve die junge Mücke. Die Libellenlarve wird zum Futter für einen Fisch, der einem Waschbären eine schmackhafte Mahlzeit bietet.

Foto von Ernie Aranyosi, MyShot

Fleischfresser. . . Pflanzen?
Die meisten Pflanzen auf der Erde nehmen Energie aus der Sonne und Nährstoffe aus dem Boden auf. Einige Pflanzen beziehen ihre Nährstoffe jedoch von Tieren. Zu diesen fleischfressenden Pflanzen gehören Kannenpflanzen, Venusfliegenfallen und Blasenkraut. Diese Pflanzen ziehen vor allem Insekten an und fangen sie ein und zersetzen sie dann mit Verdauungsenzymen.

Glieder in der Kette
Organismen nehmen Nährstoffe aus einer Vielzahl unterschiedlicher Quellen in der Nahrungskette auf.

  • Xylophagen fressen Holz. Termiten und Borkenkäfer sind Xylophagen.
  • Koprophagen fressen Tierkot. Mistkäfer und Fliegen sind Koprophagen.
  • Geophagen fressen Erde, wie Ton oder Erde. Papageien und Kakadus sind Geophagen.
  • Palynivoren fressen Pollen. Honigbienen und einige Schmetterlinge sind Palynivoren.
  • Lepidophagen sind Fische, die die Schuppen (aber nicht den Körper) anderer Fische fressen. Einige Piranha und einige Welse sind Lepidophagen.
  • Mukophagen fressen Schleim. Normalerweise leben diese winzigen Organismen in den Kiemen von Fischen.

(Singular: Alge) vielfältige Gruppe von Wasserorganismen, von denen die größten Algen sind.

Arten an der Spitze der Nahrungskette, ohne eigene Feinde. Auch Alpha- oder Top-Raubtier genannt.

Organismus, der seine eigenen Nahrungs- und Nährstoffe aus Chemikalien in der Atmosphäre herstellen kann, normalerweise durch Photosynthese oder Chemosynthese.

(Singular: Bakterium) einzellige Organismen, die in jedem Ökosystem der Erde vorkommen.

Meeressäugerart, die das größte Tier ist, das je gelebt hat.

Treibhausgas, das von Tieren während der Atmung produziert und von Pflanzen während der Photosynthese verwendet wird. Kohlendioxid ist auch das Nebenprodukt der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Prozess, bei dem einige Mikroben Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate umwandeln, indem sie Energie verwenden, die aus anorganischen chemischen Reaktionen gewonnen wird.

Organismus in der Nahrungskette, der von Autotrophen (Produzenten) oder anderen Verbrauchern für Nahrung, Ernährung und Energie abhängig ist.


Modellierung des Energieflusses von Ökosystemen: Ökologische Pyramiden

Die Struktur von Ökosystemen lässt sich mit ökologischen Pyramiden visualisieren, die erstmals in den 1920er Jahren durch die bahnbrechenden Studien von Charles Elton beschrieben wurden. Ökologische Pyramiden zeigen die relativen Mengen verschiedener Parameter (wie Anzahl der Organismen, Energie und Biomasse) über trophische Ebenen hinweg.

Zahlenpyramiden können je nach Ökosystem entweder aufrecht oder invertiert sein. Wie in Abbildung gezeigt, hat typisches Grasland während des Sommers eine Basis von vielen Pflanzen und die Anzahl der Organismen nimmt mit jeder trophischen Ebene ab. Im Sommer besteht jedoch in einem gemäßigten Wald die Basis der Pyramide aus wenigen Bäumen im Vergleich zur Anzahl der Hauptkonsumenten, hauptsächlich Insekten. Da Bäume groß sind, haben sie eine große Photosynthesefähigkeit und dominieren andere Pflanzen in diesem Ökosystem, um Sonnenlicht zu erhalten. Auch in geringerer Zahl sind Primärproduzenten in Wäldern noch in der Lage, andere trophische Ebenen zu unterstützen.

Eine andere Möglichkeit, die Ökosystemstruktur zu visualisieren, sind Pyramiden aus Biomasse. Diese Pyramide misst die Energiemenge, die auf den verschiedenen trophischen Ebenen in lebendes Gewebe umgewandelt wird. Am Beispiel des Ökosystems Silver Springs zeigen diese Daten eine aufrechte Biomassepyramide (Abbildung), während die Pyramide aus dem Beispiel des Ärmelkanals invertiert ist. Die Pflanzen (Primärproduzenten) des Silver Springs-Ökosystems machen einen großen Prozentsatz der dort vorkommenden Biomasse aus. Das Phytoplankton im Beispiel des Ärmelkanals macht jedoch weniger Biomasse aus als die Primärverbraucher, das Zooplankton. Wie bei den umgekehrten Zahlenpyramiden ist diese umgekehrte Pyramide nicht auf mangelnde Produktivität der Primärproduzenten zurückzuführen, sondern resultiert aus der hohen Umschlagsrate des Phytoplanktons. Das Phytoplankton wird von den Primärverbrauchern schnell verbraucht, wodurch deren Biomasse zu einem bestimmten Zeitpunkt minimiert wird. Phytoplankton reproduziert sich jedoch schnell und kann somit den Rest des Ökosystems unterstützen.

Die Modellierung von Pyramidenökosystemen kann auch verwendet werden, um den Energiefluss durch die trophischen Ebenen zu zeigen. Beachten Sie, dass diese Zahlen mit denen übereinstimmen, die im Diagramm des Energieflussbereichs in verwendet werden. Energiepyramiden stehen immer aufrecht, und ein Ökosystem ohne ausreichende Primärproduktivität kann nicht unterstützt werden. Alle Arten von ökologischen Pyramiden sind nützlich, um die Ökosystemstruktur zu charakterisieren. Bei der Untersuchung des Energieflusses durch das Ökosystem sind Energiepyramiden jedoch die konsistentesten und repräsentativsten Modelle der Ökosystemstruktur (Abbildung).


Nahrungsenergie

Sie fragen sich vielleicht nicht oft, woher das Essen, das Sie essen, kommt oder wie es auf Ihrem Teller angekommen ist.

Aber wusstest du das 18 % der britischen Primärenergiequellen fließen in die Nahrungskette daran beteiligt, Ihre Lieblingsspeisen zu Ihnen zu bringen?

DIE NAHRUNGSKETTE

Bevor Sie Ihre nächste Mahlzeit zu sich nehmen, schauen Sie sich die Zutaten auf Ihrem Teller an und denken Sie an die unglaubliche ReiseSie wurden zu Ihrem Frühstück, Mittag- oder Abendessen!

Die Lebensmittelproduktionskette Infografik unten zeigt die verschiedenen Phasen &lsquovom Bauernhof auf die Gabel&rsquo.

Infografik, die die Lebensmittelproduktionskette zeigt.
Klicken Sie hier, um in einem neuen Tab zu öffnen.

Es gibt eine große Menge an Energie, Wasser und Land in dieser gesamten Kette verwendet werden, und damit einhergehend sind CO2-Emissionen und Treibhausgase, die die Regierung durch Effizienz und neue Technologien reduzieren möchte.

In der Tat um 20% deines CO2-Fußabdrucks stammen von den Lebensmitteln, die du isst.

Schauen wir uns jede Phase der Reihe nach an und sehen Sie, was wir tun können, um in jedem Bereich Energie zu sparen.

PRODUKTION (WACHSEN)

Einige Lebensmittel benötigen während der Wachstumsphase nicht viel Energie. Kartoffeln und Gemüse und andere frische Produkte benötigen im Allgemeinen Wasser und Land. Einige im Gewächshaus angebaute Produkte wie Tomaten benötigen jedoch zusätzliche Energie durch Heizung.

Bauernhöfe tragen den größten Teil der Nahrung bei, die wir essen, aber auch zu Treibhausgase. Von dem Dünger auf dem Land verwendet, um die Methan dass Nutztiere wie Kühe beim Rülpsen und Furzen abstoßen!

Erdgas ist wichtig, um die Düngemittel herzustellen, die die Landwirte auf ihrem Land verwenden. Im Jahr 2015 wurden auf 75 % des britischen Ackerlandes erdgasbasierte Düngemittel verwendet.

Bauernhöfe tragen den größten Teil der Nahrung bei, die wir essen.

Düngemittel werden benötigt, damit der Boden die Nährstoffe behält, die er für das Wachstum gesunder Pflanzen benötigt. Sie helfen ihnen auch beim Wachsen schneller und größer Daher ist die Erntemenge, die wir aus jeder Ernte erzielen, größer.

Wenn Sie davon gehört haben biologische Landwirtschaft, ist dies etwas anders, wo Gülle als Dünger verwendet wird, anstatt im Labor Kunstdünger herzustellen. Es untersucht auch die Nutzung verschiedener Landabschnitte zu unterschiedlichen Zeiten, damit das Land Zeit hat, seine Nährstoffe zurückzugewinnen, bevor es wieder genutzt wird.

HERSTELLUNG

Eine kleine Anzahl von Produkten ist für 80 % der CO2-Emissionen verantwortlich: Herstellung von Brot und frisches Gebäck, Produktion von Käse und andere Milchprodukte, Produktion von Fleisch und Geflügel und Herstellung von Bier und alkoholische Getränke.

Das liegt daran, dass es zusätzliche Prozesse daran beteiligt sind, einige Feldfrüchte oder Vieh in Nahrung umzuwandeln, die wir essen oder kochen können.

Mais, zum Beispiel, ist eine der am häufigsten verwendeten Feldfrüchte, die verarbeitet werden muss, bevor sie in Geschäfte und Restaurants in die Form gebracht wird, wie wir sie kennen, einschließlich Brot, Müsli und Chips!

VERPACKUNG

Über den Schaden wird oft diskutiert Verpackungsmüll an unseren Stränden, Ozeanen und anderswo verursachen können, da sie nicht in der Lage sind, biologisch abbaubar.

Wir könnten nach effizienteren Möglichkeiten suchen, Lebensmittel zu verpacken. Es gibt zum Beispiel einige Techniken, die eindeutig verschwenderisch sind, wie diese geschälte Orange in einem Plastikbehälter!

Allerdings ist die Verpackung unabdingbar. Es ermöglicht, dass Lebensmittel von der Farm zur Gabel gelangen, ohne dass es beschädigt und hilft, Lebensmittelverschwendung zu reduzieren, indem bewahren länger essen.

Recycling Verbraucher und Hersteller können nach Möglichkeit dafür sorgen, dass Verpackungen nachhaltig behandelt werden und die Umwelt bei der Entsorgung mit dem normalen Hausmüll nicht belastet wird.

Erfahren Sie mehr über die Energie beim Recycling in unserer Diskussionsressource &lsquoSave Energy, Waste Energy&rsquo.

TRANSPORTIEREN

Der Transport von Lebensmitteln vom Bauernhof zur Herstellung zu Ihrem Supermarkt oder lokalen Restaurant erfordert viel Transport und, wie wir wissen, Transportbedarf Öl und Gas um uns herumzubekommen.

Manchmal braucht das Essen auf Ihrem Teller jedoch eine längere Reise als ein paar Stunden im LKW.

Einige Pflanzen brauchen eine bestimmte Art von Umgebung wachsen oder nur in bestimmten Jahreszeiten angebaut werden können. Kakaobohnen zum Beispiel, die uns lecker geben Schokolade, kann nur in angebaut werden tropische Gebiete um einen schmalen Gürtel auf der Erde.

Wenn wir in Großbritannien eine Vorliebe für etwas haben, das außerhalb der Saison ist, ist es normalerweise immer noch möglich, in den großen Supermärkten zu kaufen, was immer Sie möchten, dank des Transports von Lebensmitteln aus der ganzen Welt, wann immer wir möchten. Dies trägt jedoch zum CO2-Fußabdruck einiger Lebensmittel.

Wenn wir feststellen, dass sauberere alternative Methoden zur Kraftstoffversorgung unseres Verkehrs und unserer Technologie effizienter werden, werden die Kohlenstoffemissionen, die durch den Transport von Lebensmitteln in Städten, Ländern oder Kontinenten entstehen, sinken.

Um noch mehr zu sein nachhaltig in der Nahrungskette könnten wir bei der Nahrungsaufnahme bleiben, die lokal angebaute, und in der Saison. Dies würde jedoch eine große Veränderung in unserer eigenen erfordern Verhalten.

EINZELHANDEL

Supermärkte und Restaurants spielen eine große Rolle in der Nahrungskette und dem Energieverbrauch auf dem Weg.

Obst, Gemüse und andere Lebensmittelgruppen können oft im Abfall landen, weil sie nicht verbraucht werden &ldquohübsch&rdquo. Dies kann auf allen Ebenen der Nahrungskette passieren, von der Ernte über den Supermarkt bis hin zu unseren eigenen Tellern, aber Supermärkte haben den Einfluss darauf, den Verbrauchern mitzuteilen, dass eine Kartoffel nur weil sie sehr lecker aussieht, genauso schmeckt wie das, was man als &lsquonormal&rsquo bezeichnen würde Kartoffel nach Geschmack.

Welche Rolle spielen Supermärkte in der Lebensmittelproduktionskette?

Dies stellt sicher, dass die gesamte Energie, die für das Wachstum der Pflanzen und den Transport aufgewendet wird, nicht verschwendet wird.

Die Supermärkte selbst verbrauchen Energie einfach Speicherung große Mengen aller Arten von Lebensmitteln, mit Strombedarf für Kühlung und Beleuchtung. Diese beiden spezifischen Verwendungen können durch die Verwendung von . nachhaltiger gestaltet werden wenig Kohlenstoff Energiequellen, wo möglich, und Wechsel zu mehr energiefreundliche LED-Beleuchtung.

VERBRAUCHER

Der durchschnittliche Haushalt wirft herum £470 pro Jahr Lebensmittel, die gegessen werden könnten, aber stattdessen weggeworfen werden. Dies ist bis zu etwa a Drittel aller produzierten Lebensmittel gehen verloren oder werden verschwendet.

Gründe für das Wegwerfen von Lebensmitteln reichen von ihnen nicht rechtzeitig genutzt damit sie ihre &lsquoBest Before&rsquo- oder &lsquoUse By&rsquo-Daten bestehen, Verbrennen oder Verderben von Speisen bei der Zubereitung oder einfach zu viel kochen!

Was auch immer der Grund dafür ist, Lebensmittel wegzuwerfen, sei es von unseren Tellern, von Supermärkten, die nicht verkaufen, bevor sie verfallen, oder wenn sie bei der Ernte wegen ihres Aussehens weggeworfen werden, es gibt Möglichkeiten, Lebensmittelverschwendung zu nutzen.

Lebensmittelverschwendung geben Biomassebrenner, Tierfutter oder an Wohltätigkeitsorganisationen bedeutet, dass die Energie, die für den Anbau, die Herstellung, die Verpackung und den Transport von Lebensmitteln zum Endkunden aufgewendet wurde, nicht verschwendet wird.


Ein Ökosystem und seine Komponenten (Pflanzen, Tiere, ihre Interaktionen und ihre Umgebung) sind allesamt Themen, die anfällig für Missverständnisse sind. Die Schüler können Pflanzen und Tieren menschliche Eigenschaften verleihen oder sie vermenschlichen. Sie können mit Ideen wie Raubtieren zu kämpfen haben, glauben, dass nur bestimmte Tiere gefressen werden, oder denken, dass alle Organismen innerhalb eines Ökosystems ‚zusammenpassen‘ sie können die komplexen Beziehungen vereinfachen, die durch ein Nahrungsnetz dargestellt werden. Schließlich verstehen die Schüler möglicherweise nicht, dass Ökosysteme dynamisch sind und sich als Ergebnis natürlicher und vom Menschen beeinflusster Prozesse verändern.

Ein weiteres Thema, das zu Missverständnissen neigt, ist die Anpassung. Schüler (und Erwachsene) interpretieren dieses Wort oft falsch oder missbrauchen es, um darauf hinzuweisen, dass sich einzelne Organismen absichtlich als Reaktion auf Veränderungen in ihrer Umgebung verändern. Viele Kinderbücher und Websites präsentieren einige Variationen dieser irreführenden Vorstellung, um das Konzept oder die Leseebene des Materials zu vereinfachen. Daher ist Anpassung ein äußerst missverstandenes wissenschaftliches Konzept.

Wir haben einige häufige Missverständnisse über Pflanzen, Nahrungsketten und -netze, Räuber-Beute-Beziehungen, Ökosysteme und ökologische Anpassungen hervorgehoben, die im Grundschulunterricht auftreten können. Eine vollständigere Liste finden Sie auf der Website Overcoming Ecological Misconceptions. Wir haben auch Werkzeuge für die formative Bewertung sowie Lektionen und Vorschläge für die Vermittlung korrekter wissenschaftlicher Konzepte aufgenommen.

Missverständnisse

Schüler könnten denken… Anstatt zu denken…
Pflanzen sind vom Menschen abhängig. Der Mensch (und alle anderen Tiere) sind von Pflanzen abhängig.
Pflanzen können sich nicht gegen Pflanzenfresser wehren. Pflanzen haben eine Reihe von Abwehrmechanismen, einschließlich äußerer Strukturen (Saft, Haare, Dornen, Wachs) und Chemikalien, die entweder die Verdaulichkeit verringern oder giftig sind.

Schüler können viele andere Missverständnisse über Pflanzen haben. Weitere Informationen finden Sie unter “Häufige Missverständnisse über Pflanzen” in unserer Ausgabe vom März 2009.

Nahrungsketten und -netze

Schüler könnten denken… Anstatt zu denken…
Nahrungsnetze werden als einfache Nahrungsketten interpretiert. Nahrungsnetze bilden den Energiefluss innerhalb eines Ökosystems am genauesten ab. Sie stellen ein komplexes Gefüge von Beziehungen dar, das sich nicht leicht zu einer Nahrungskette zusammenfassen lässt.
Organismen, die höher in einem Nahrungsnetz sind, fressen alles, was sich weiter unten im Nahrungsnetz befindet. Organismen, die höher in einer Nahrungskette stehen, fressen einige, aber nicht unbedingt alle Organismen, die sich im Nahrungsnetz unter ihnen befinden.
Es gibt mehr Pflanzenfresser als Fleischfresser, weil die Menschen Pflanzenfresser halten und züchten. Aufgrund der abnehmenden Energiemenge, die auf jeder Ebene des Nahrungsnetzes verfügbar ist, gibt es mehr Pflanzenfresser als Fleischfresser.
Nahrungsketten beinhalten Räuber und Beute, aber keine Produzenten. Produzenten sind ein wesentlicher Bestandteil aller Nahrungsketten und -netze.
Zersetzer setzen einen Teil der Energie frei, die den Pflanzen wieder zugeführt wird. Zersetzer bauen abgestorbene Organismen ab und geben dem Boden Nährstoffe zurück, damit sie von Pflanzen genutzt werden können. Einige Zersetzer werden von Fleischfressern gefressen.
Fleischfresser haben mehr Energie oder Kraft als Pflanzenfresser. Während einige Fleischfresser größer sein können und mehr Nahrung benötigen als einige Pflanzenfresser, haben sie nicht mehr Energie oder Kraft.
Fleischfresser sind groß oder wild oder beides. Pflanzenfresser sind klein und passiv. Obwohl einige Fleischfresser groß und wild und einige Pflanzenfresser klein und passiv sein können, gibt es eine große Vielfalt zwischen den einzelnen Organismengruppen.

Raubtier-/Beutepopulationen und Beziehungen

Schüler könnten denken… Anstatt zu denken…
Raub- und Beutepopulationen sind ähnlich groß. Beutepopulationen sind in der Regel größer als Raubtierpopulationen.
Die relative Größe der Räuber- und Beutepopulationen hat keinen Einfluss auf die Größe der anderen. Die Größe der Räuber- und Beutepopulationen beeinflusst sich gegenseitig.

Schüler könnten denken… Anstatt zu denken…
Die Variation der Populationsgröße einer Art hat möglicherweise keinen Einfluss auf ein Ökosystem, da einige Organismen nicht wichtig sind. Alle Organismen sind innerhalb eines Ökosystems wichtig. Die Variation der Populationsgröße einer Art wirkt sich möglicherweise nicht auf alle anderen Arten gleichermaßen aus, wirkt sich jedoch auf das Ökosystem als Ganzes aus.
Ökosysteme sind kein funktionierendes Ganzes, sondern lediglich eine Ansammlung von Organismen. Ökosysteme umfassen nicht nur die Organismen, sondern auch die Interaktionen zwischen Organismen und zwischen den Organismen und ihrer physikalischen Umgebung.
Ökosysteme verändern sich im Laufe der Zeit kaum. Ökosysteme verändern sich durch Naturgefahren, Umweltveränderungen und menschliche Aktivitäten.
Arten koexistieren in Ökosystemen aufgrund ihrer kompatiblen Bedürfnisse und Verhaltensweisen, die sie benötigen, um miteinander auszukommen. Innerhalb eines Ökosystems konkurrieren Arten um Ressourcen und ernähren sich voneinander. Arten leben aufgrund ähnlicher Anpassungen und Umweltbedürfnisse im gleichen Ökosystem.

Ökologische Anpassungen

Schüler könnten denken… Anstatt zu denken…
Eigenschaften werden von Individuen als Reaktion auf die Bedürfnisse des Individuums entwickelt. Merkmale werden über Generationen hinweg als Reaktion auf Umweltanforderungen entwickelt.

SUCHEN NACH VERSTÄNDNIS DER STUDIERENDEN

Was meinen Ihre Schüler? Die formative Beurteilung kann einen Einblick in die Ideen (richtige und falsche) geben, die Ihre Schüler vor und während des Unterrichts haben. Lehrer sollten jedoch beachten, dass es nicht ausreicht, einfach eine formative Bewertung durchzuführen. Stattdessen sollten Lehrer die Daten reflektieren und sie zur Planung und Verfeinerung des Unterrichts verwenden.

Eine nützliche Sammlung von Ressourcen ist eine Sammlung von formativen Bewertungsproben von NSTA Press. Bände 1, 2, und 3 von Studentenideen in der Wissenschaft entdecken enthalten jeweils 25 formative Beurteilungstests, die Lehrern helfen, falsche Vorstellungen zu erkennen. Die Bände 2 und 3 enthalten mehrere Sonden, die sich auf Biome und Ökosysteme beziehen.

Zugehörige formative Assessment-Sonden in Band 2 von Studentenideen in der Wissenschaft entdecken:

Lebensraumänderung” fordert die Schüler auf, vorherzusagen, was mit einer Tierpopulation passieren wird, wenn sich ihr Lebensraum ändert. Es kann verwendet werden, um Schülerideen zur Anpassung zu entlocken, insbesondere ob Individuen ihre körperlichen Eigenschaften oder ihr Verhalten als Reaktion auf eine Umweltveränderung absichtlich ändern.

Zugehörige formative Assessment-Sonden in Band 3 von Aufdecken von Ideen von Schülern in den Naturwissenschaften:

Verrottender Apfel” fordert die Schüler auf, darüber nachzudenken, warum ein Apfel schließlich verrottet und verschwindet. Es kann verwendet werden, um Schülerideen über den Zerfall und die Rolle von Zersetzern in einem Ökosystem zu entlocken.

Masse der Erde&#” fordert die Schüler auf zu entscheiden, ob oder wie sich die Masse der Erde verändert, wenn Organismen Abfall beseitigen und sterben. Es kann verwendet werden, um Schülerideen über den Kreislauf von Materie durch Ökosysteme zu entlocken.

WISSENSCHAFT UNTERRICHTEN

Während Lehrer ihren Unterricht basierend auf den Bedürfnissen der Schüler und den formativen Bewertungsdaten anpassen müssen, gibt es einige allgemeine Vorschläge und Lektionen für die Vermittlung korrekter wissenschaftlicher Konzepte über Biome und Ökosysteme.

Lehrer sollten den Erzeugern Zeit widmen, wenn sie über Ökosysteme und Nahrungsnetze unterrichten, einschließlich einer Diskussion darüber, wie Pflanzen sich gegen Pflanzenfresser verteidigen. For other ideas about teaching correct scientific concepts about plants, please see “Common Misconceptions about Plants” in our March 2009 issue.

Food Chains and Webs

Teachers should help students go beyond a basic understanding of food chains and webs by asking them to predict what would happen if various organisms were removed from the ecosystem. Teachers can also use these lessons to discuss the impact of pollution at all levels of a food web.

Cycle of Life 1: Food Chain
This lesson gives students the opportunity to learn about a variety of food chains in various environments.

Cycle of Life 2: Food Webs
Students will explore how various organisms satisfy their needs in the environments in which they are typically found. In addition, they will examine the survival needs of different organisms and consider how the conditions in particular habitats can limit what kinds of living things can survive.

Predator/Prey Populations and Relationships

Teachers can help students understand the relative population sizes and balance between predators and their prey by varying the numbers of predators and prey in the activity below. Students can observe what happens with fewer prey, fewer predators, and equal numbers of predators and prey.

The Wolf and the Moose
Students role play a predator/prey relationship. This activity could be modified to focus on any predator/prey pair found in the tundra.

Teachers can help promote correct scientific thinking by focusing on the relationships between organisms and by asking students to predict what might happen if an organism was removed from the ecosystem or if the environmental conditions changed.

Investigating Local Ecosystems
Students in grades K-2 learn about ecosystems and relationships by observing their local environment.

Pond 1: Pond Life
Students explore how various organisms satisfy their needs within their environments and the kinds of relationships that exist between organisms within an environment.

Teich 2: Leben in einem Tropfen Teichwasser
Students continue to develop an understanding of a pond ecosystem by observing microscopic life and by discussing how single-celled living things might satisfy their needs for food, water, and air.

Making the Forest and Tundra Wildlife Connection
Students create tundra and boreal forest food webs using Alaska Ecology cards (pdf provided) and string. Teachers may want to use masking tape to tape down the web once it has been formed.

Ecological Adaptations

Teachers should take care to use language and select books that describe the concept of adaptation correctly. Elementary students may be more successful thinking about Anpassungen (traits and behaviors that help plants and animals survive) than about animals adapting to their environment. Students need to have a basic understanding of heredity and genetics to truly understand how species adapt, so this concept may be best left for the middle and high school years.

Animal Adaptations
Students analyze how the traits and behaviors of real and fictional animals reflect adaptations to their environment.

Nationale Standards für den naturwissenschaftlichen Unterricht

Assessing and targeting student misconceptions about biomes and ecosystems meets the Life Science Content Standard for grades K-4 and 5-8 of the Nationale Standards für den naturwissenschaftlichen Unterricht. Das ganze Nationale Standards für den naturwissenschaftlichen Unterricht document can be read online or downloaded for free from the National Academies Press web site. Science Content Standards can be found in Chapter 6.

This article was written by Jessica Fries-Gaither. For more information, see the Contributors page. Email Kimberly Lightle, Principal Investigator, with any questions about the content of this site.

Copyright April 2009 – The Ohio State University. This material is based upon work supported by the National Science Foundation under Grant No. 0733024. Any opinions, findings, and conclusions or recommendations expressed in this material are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of the National Science Foundation. This work is licensed under an Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Creative Commons license.


Autor: Melissa Freeman

School/Organization:

Klassenstufe: 1-4

Schulfächer): Biology, Science

Many students understand that we get our food from either animals or plants that we eat, but they do not completely understand the food chain and how energy is passed through a variety of organisms in a food chain (Royce, 2013). Food chains and food webs are important science concepts that help children understand how living things in nature are connected. It also shows how living things rely on each other for food and energy (“Food chain background,” 2014).

In this unit I explain why it is important to teach science in elementary schools, how to teach science effectively, and what are food chains and food webs. This unit includes five different lessons on food chains. The lessons are intended for first grade students, but can be adapted for younger or older leaRners.


2. The pyramid of biomass

Biomass refers to the total weight of living matter per unit area. In an ecosystem the biomass decreases from the producer level to the consumer level.

In a grassland the biomass of grasses is the maximum and it gradually decreases towards the consumer level.

Grass -> Grasshopper -> Garden Lizard -> Hawk.

Grass -> Mouse -> Snake -> Hawk.

In a forest, the biomass of trees is the maximum and the top consumer is the minimum. The decrease in weight occurs in the following order.

Plants -> Rabbit -> Fox -> Lion.


Schau das Video: Nahrungskette - Nahrungsnetz, Trophieebenen, Ökologie. Studyflix (Kann 2022).


Bemerkungen:

  1. Dempsey

    Lose füllen?

  2. Davide

    Sie liegen falsch. Wir müssen diskutieren. Schreiben Sie mir in PM, es spricht mit Ihnen.

  3. Ilhuitl

    Recht hat er sicher nicht

  4. Westby

    Dieser Satz ist einfach unvergleichlich :), ich mag es wirklich)))))

  5. Tojinn

    Ich wollte mit dir reden.

  6. Adley

    Sie liegen falsch. Wir müssen diskutieren. Schreiben Sie mir in PM.

  7. Chrysostom

    Ganz ich teile deine Meinung. Ich denke, was ist die gute Idee.



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