Interspezifische Beziehungen von Bodenorganismen in Wald- und Wiesenboden

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1 Reichenbach-Gymnasium Interspezifische Beziehungen von Bodenorganismen in Wald- und Wiesenboden Facharbeit im Leistungskurs Biologie von Linda Nowack Schuljahr 2004/05

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung Der Boden 1.1 Allgemeines über den Boden 1.2 Die Entstehung 1.4 Die Bodenhorizonte Die zu untersuchenden Böden 2.1 Wiesenboden 2.2 Waldboden 2.3 Die Schlämmprobe Das Leben im Boden 3.1 Organismen allgemein 3.2 Die Bedeutung der Organismen 3.3 Lebensgemeinschaften 3.4 Interaktion Beziehung zwischen Tieren Beziehung zwischen Tieren und Pflanzen Beziehung zwischen Tieren und Mikroorganismen 3.5 Artenreichtum und Formenvielfalt der Bodenorganismen Untersuchung der Bodenorganismen 4.1 Vorgehensweise der Untersuchungen 4.2 Die Beschreibung der gefundenen Tiere und ihr Räuber-Beute Verhalten 5

3 Einleitung Das Thema meiner Facharbeit behandelt die interspezifischen Beziehungen von Bodenorganismen in Wald und Wiesenböden, das heißt verschiedene symbiotische Verhältnisse zwischen Tieren, Tieren und Pflanzen sowie auch zwischen Tieren und Mikroorganismen. Die Einzelthemen der Facharbeit will ich in vier Teile gliedern. Zunächst werde ich wichtige, allgemeine Informationen über den Lebensraum Boden herausstellen, wozu die Entstehung, die Zusammensetzung, verschiedene Bodenarten und die Bodenhorizonte gehören. Als zweiten Teil will ich genauer auf die Böden, nämlich Wald- und Wiesenboden, eingehen, die ich mir genauer angeschaut habe und die ebenfalls ein Teil meiner praktischen Arbeit sind. Dieser praktische Teil greift Aspekte aus dem ersten Teil natürlich wieder auf. Im dritten Teil der Facharbeit wird genauer auf die Bodenorganismen eingegangen. Hier hab ich mich mit ihren Aufgaben und ihrer Bedeutung für den Boden beschäftigt. Dieser Teil ist ähnlich wie der erste Teil Allgemein und geht nicht auf die Organismen in den spezifischen Böden, die ich untersucht habe ein. Dies jedoch macht der letzte und damit vierte Teil der Facharbeit. Hier handelt es sich wiederum um eine praktische Arbeit, bei der ich Organismen in Wald- und Wiesenboden herausgearbeitet, habe sie bestimmt und mich mit deren Ernährungsverhalten und den Räuber- Beute Beziehungen, die sie mit anderen Lebewesen eingehen beschäftigt. Hier ging es also nur um die Arte, die auch wirklich in einer vorher bestimmten Menge Boden zu finden waren. 6

4 1. Der Boden 1.1 Allgemeines über den Boden Als Boden bezeichnet man den obersten Bereich der Erdkruste bis hinunter zum angrenzenden Gesteinsuntergrund. Der Boden erfüllt mehrere Aufgaben, wodurch man von einer Multifunktionalität sprechen kann. Die einzelnen Funktionen, die der Boden übernimmt, können in drei verschiedene Gruppen unterteilt werden. 1. Die ökologische Form. Der Boden ist der Lebensraum für eine Vielzahl von Organismen und bietet die Lebensgrundlage für Pflanzen und Tiere und ebenfalls dem Menschen. Weiterhin ist er ein effizientes Filter- Puffer- und Speichersystem. Ebenso ist er für den Abbau von Streu- und Abfallprodukten, sowie für die Freisetzung und Bindung von Nährstoffen und Bioelementen zuständig. 2. Die sozioökonomische Form. In diesem Sinn steht der Boden dem Menschen als Produktionsgrundlage für Nahrungs- und Futtermittel zur Verfügung. Im weiteren ist er eine Fläche für Siedlung, Produktion, Verkehr, wie auch eine Lagerstätte für Bodenschätze und Energiequellen. 3. Die immaterielle Form. Als prägendes Landschaftselement trägt der Boden zum Erlebnis- und Erholungswert der Landschaft bei. 1.2 Entstehung des Bodens Unsere Böden entstehen aus Gesteinen. Als Gesteine werden Gemische von Mineralien gleicher, oder verschiedener Art bezeichnet. Hierzu gehört zum Beispiel Granit, das aus Feldspat, Quarz und Glimmer zusammengesetzt ist. Andere wichtige Minerale, die für die Bodenbildung von Bedeutung sind, sind Silikate, Karbonate, Oxide, sowie Hydroxide. Diese Gesteine, die sich an der Erdoberfläche befinden, sind den vielen unterschiedlichen Natureinwirkungen ausgesetzt, was zur Folge hat, dass das Gestein langsam abgebaut wird. Diesen Prozess bezeichnet man als Verwitterung. Hierbei differenziert man zwischen physikalischer und chemischer Verwitterung. 7

5 Die physikalische Verwitterung bewirkt eine mechanische Zerkleinerung des Gesteins und der darin befindlichen Minerale. Bei dieser Art von Verwitterung spielt die Temperatur eine große Rolle, da durch den Wechsel von Erwärmung und Abkühlung der Gesteinsmasse Spannungen im Inneren und der obersten Schicht entstehen, die den Zerfall bewirken. Andere Faktoren neben der Temperatur, die die Zerkleinerung des Gesteins in Gang bringen, sind Wind, Wasser und Eis. Durch diese erstmalige Zerkleinerung des Gesteins mit Hilfe der physikalischen Verwitterung in kleinere Partikel wurde eine größere Oberfläche erzeugt, was die Vorraussetzung für die chemische Verwitterung ist. Bei dieser Art der Verwitterung werden die Minerale abgebaut oder sogar vollständig in ionare und kolloide Zerfallsprodukte aufgelöst. Dieser Vorgang wird zum Einen durch Säureeinwirkung begünstigt, die zum Beispiel durch Regenwasser, das natürlicherweise einen ph-wert von 6,2 hat, gegeben ist. Zum Anderen werden die Minerale durch Oxidationsvorgänge und durch Hydrolyse abgebaut. Hierbei können die Abbaustufen so stark verändert sein, dass neue, sekundäre Minerale entstehen, oder sich aus den Zerfallsprodukten bilden. Das Tonmineral ist eines der wichtigsten sekundären Mineralen, da dieses pflanzliche Nährstoffe und Wasser in austauschbarer Form absorbieren kann. Die oben beschriebenen chemischen Zersetzungsprozesse sind die ausschlaggebenden Bedingungen für die Bodenbildung. Die Geschwindigkeit, in der diese Prozesse ablaufen, ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Zunächst spielt das Klima eine Rolle, wobei feuchtes und heißes Klima die chemische Verwitterung begünstigt. Ein weiterer Faktor ist die Gesteinshärte und der im Gestein befindliche Anteil basisch wirksamer Kationen der Minerale. So brauchen Böden, de einen hohen Anteil eben dieser Kationen besitzen länger, um zersetzt werden zu können, da diese der Säureeinwirkung, die die chemischen Verwitterung unterstützt, entgegenwirken. So ist der Entwicklungsprozess vom Gestein bis hin zum spezifischen Bodentyp sehr langwierig; die Bodenbildung unserer heutigen Böden begann schon nach der letzten Eiszeit vor ca Jahren. Die heutigen Bodentypen sind keine Klimaxstadien, sondern entwickeln sich aufgrund der fortschreitenden Verwitterung ständig weiter. Die am häufigsten anzutreffenden Bodentypen sind Braunerde, Parabraunerde, Podsol, Rendzina und wasserbeeinflusste Arten, wie Gley oder Pseudogley. Ihre Entstehung ist in der Regel abhängig vom 8

6 Ausgangsgestein. So entsteht zum Beispiel aus Kalkstein eine Rendzina oder aus Sandstein ein Podsol. 1.3 Bodenhorizonte Die bei der Bodenbildung wirkenden Prozesse, wie zum Beispiel Zersetzung Mineralenbildung oder Kalkverlagerung, führen dazu, dass die Böden in ihrer Tiefe nicht einheitlich strukturiert werden, sondern sich in waagerecht verlaufende Schichten unterteilen, die parallel zueinander liegen. Diese Schichten besitzen jeweils unterschiedliche Eigenschaften und werden Bodenhorizonte genannt. Das allgemeine Bodenprofil, eben diese Horizonte, besteht zunächst aus drei Schichten. Die unterste Schicht wird als C-Horizont bezeichnet. In diesem Horizont befindet sich das mehr oder weniger veränderte Ausgangsgestein. Darüber findet man den B- Horizont oder auch Anreicherungshorizont genannt. Diese Schicht beinhaltet den mineralischen Unterboden. Auf diesen Unterboden folgt der mineralische Oberboden. Diese Schicht trägt den Namen A-Horizont oder auch Auswaschungshorizont. Bei Waldböden, oder anderen, vom Menschen weniger beeinflussten Standorten sind jedoch auch noch weitere Horizonte zu erwarten. So kann hier auf den A-Horizont ein organischer Auflagehorizont, der H-, L-, oder O-Horizont folgen, der aus organischen Materialien wie Humus oder Streu besteht. Weitere Horizonte, die durchaus vorkommen können sind der G-Horizont, der E-Horizont oder der Y-Horizont. Dies sind Horizonte, die aus aufgetragenem Plaggenmaterial oder aus menschlicher Herkunft Aufschüttungen bestehen. Bei anderen Böden jedoch, die nicht naturnah sind, sondern zum Beispiel landwirtschaftlich genutzte Böden, kann ein solch ausgedehntes Bodenprofil nicht erstellt werden. Diese landwirtschaftliche Nutzung kann sogar dazu führen, dass überhaupt keine eindeutig voneinander getrennten Bodenhorizonte festgestellt werden können, da Ober- und Unterbodenhorizonte durch Pflegemaßnahmen wie Pflügen vermischt wurden. 9

7 Die zu untersuchenden Böden 2.1 Der Wiesenboden Der Bereich in dem die Proben des Wiesenbodens genommen wurden, war durch ein paar kleinere Bäume beschattet, ansonsten aber weitgehend frei. Außerdem der untersuchte Wiesenboden nah an einer Wasserquelle, da sich angrenzend an die Wiese ein Bach befand. Eine Schichtung des Bodens war nicht deutlich genug zu erkennen, da er feucht und sehr fest aneinanderhängend war. Der Zersetzungsgrad war weit fortgeschritten, wodurch so gut wie keine unzersetzten organische Substanzen zu finden waren. 2.2 Der Waldboden Der Waldboden war weitaus mehr von Bäumen bewachsen und somit auch mehr beschattet und von den Wurzeln der Bäume durchzogen. Im Gegensatz zum Wiesenboden konnte man hier die Humusschicht von der darüberliegenden Auflageschicht klar trennen. Der Feuchtigkeitsgrad des Bodens war hier geringer und der Zersetzungsgrad nicht so weit fortgeschritten, da noch viel unzersetztes Material zu finden war. Weiterhin war der Boden lockerer als der Wiesenboden und nicht so zusammenhängend. 2.3 Die Schlämmprobe Um verschiedene Fraktionen im Boden genauer erkennen zu können wurden die Bodenproben einer Schlämmprobe unterzogen die erste Aufschlüsse über diese Fraktionen geben kann. Hierbei wird in einem hohen Glaszylinder oder ähnlichem Gefäß eine Frischbodenprobe mit Wasser geschüttelt und aufgeschwämmt. Entsprechend ihrer Korngröße bzw. ihres spezifischen Gewichtes sedimentieren die Bodenpartikel unterschiedlich schnell aus und lagern sich schichtweise am Grund des Gefäßes ab. Bei den sehr feinen Tonpartikeln kann das unter Umständen. mehrere Stunden dauern. 10

8 Für den Versuch benötigt man ein hohes Gefäß, eine frische Bodenprobe, Wasser und einen Teelöffel Kochsalz, durch das die feineren Erd- und Tonpartikel länger im Wasser schweben. Um den Versuch durchzuführen befüllt man das Glas zu ca. einem Viertel mit der Bodenprobe. Dazu kommt ein Esslöffel Salz. Zum Schluss befüllt man das Glas mit Wasser und schüttelt die Probe. Die Ergebnisse der Schlämmprobe sind auf den Bildern zu sehen. Den Unterschied den man deutlich sehen kann, kommt durch den Zeitabstand, der zwischen den beiden Aufnahmen liegt. So ist das rechte Bild zwei Stunden später entstanden und man kann sehen, dass sich weitere Partikel, die sich vorher noch im Wasser befanden abgesetzt haben. Bei genauerer Beobachtung kann man genauer die Fraktionen der Böden erkenne. Bei der Bodenprobe, die vom Waldboden (hier das linke Glas) genommen wurde, sind die leichten, unzersetzten Materialien die an der Oberfläche schwimmen, besonders auffällig, da diese Fraktion bei der Probe des Wiesenbodens(hier das rechte Glas) völlig wegfällt. Auch die Trübheit des Wassers war sehr unterschiedlich. So war bei der Waldbodenprobe fast klares Wasser geblieben, bei der Wiesenprobe jedoch war das Wasser weiterhin trüb geblieben, was auf einen höheren Tongehalt des Bodens schließen lässt. Die Schicht, die sich auf dem Grund des Glases gebildet hat weißt ebenso Unterschiede auf. Größtenteils besteht die Schicht die sich bei der Wiesenprobe gebildet hat aus Ton die Unterschicht in dem Glas mit der Waldbodenprobe hingegen kann noch mal in zwei Schichten unterscheiden werden: Und zwar in eine Steinschicht und in eine darauf folgende Tonschicht. 11

9 3. Leben im Boden 3.1 Bodenorganismen Lebewesen, die dauerhaft im Boden leben, werden als Bodenorganismen bezeichnet. Die Gruppe der Bodenorganismen zeichnet sich durch eine große Arten- und Formenvielfalt aus. So gehören zum Beispiel Bakterien, Einzeller, Pilze, Algen, Würmer, Krebstiere, Spinnentiere, Tausendfüßer und zahlreiche Insektenordnungen in diese Kategorie. In einer handvoll Erde können zahlenmäßig gesehen mehr Bodenorganismen vorkommen, als es Menschen auf der Erde gibt. Bis zu 10 Milliarden Organismen können in einem Bodenwürfel mit einer Kantenlänge von 10cm vorkommen. Trotzdem beträgt das Gesamtgewicht der Organismen weniger als 1% von der gesamten Bodensubstanz, wie die Abbildung zeigt. Weiterhin kann man die Organismen in Bodenflora und Bodenfauna unterteilen, wobei überwiegend pflanzliche und nicht tierische Organismen, wie Bakterien, Pilze, Algen und Flechten zu der erstgenannten Gruppe, nämlich der Bodenflora gehören. Ihre Größe liegt bei weniger als 0,2 mm. Ihr Anteil beträgt je nach Bodenart 60-90%, womit sie die Hauptmasse des Edaphons bilden, das wiederum nur 5% des gesamten Bodensubstanz ausmacht, wie auch hier auf einer Graphik zu sehen ist. Andere Pflanzenteile, die sogenannten Organe höherer Pflanzen gehören allerdings nicht mit zur Bodenflora. Aber auch sie sind bedeutsam und machen, wie auf der Graphik ebenfalls zu sehen ist, 10% der organischen Substanzen aus. 12

10 Die zweite Gruppe, die Bodenfauna, besteht natürlich aus ein- und vielzelligen, tierischen Organismen. Sie machen bloß 20% des Endaphons aus ebenfalls am rechten Teil der Graphik zu sehen. Bei der Gruppe der Bodentiere wird jedoch nach der Größe der Lebewesen noch einmal differenziert und zwischen Mikro-, Meso-, Makro- und Megafauna unterschieden. So beinhaltet die Mikrofauna zum Beispiel Geißel- oder Rädertierchen und andere Arten dessen Größe nicht 0,2 mm überschreiten. Zu der Mesofauna werden all die Tiere gezählt, die noch kleiner als 2 mm sind wie Springschwänze und andere. Die Lebewesen in der Makrofauna überschreiten die Größe von 2mm, hierzu gehören zum Beispiel Asseln und Insekten. Tiere, die 20 mm überschreiten gehören zur Megafauna. Zu dieser Gruppe zählen auch kleine Wirbeltiere, wie Wühlmäuse und Maulwürfe. 3.2 Bedeutung der Bodenorganismen Viele Vorgänge, die in der Bodenbildung und Bodenentwicklung ablaufen, sind von den Bodenorganismen und ihren zahlreichen Aktivitäten abhängig. Obwohl das Gesamtgewicht der Bodenlebewesen in der Bodensubstanz sehr gering ist, (s. oben) deuten Formenreichtum, Artenvielfalt und Individuenhäufigkeit darauf hin, dass die Organismen viele Aufgabenbereiche haben müssen. Je nachdem, welchen Bereich das jeweilige Tier abdeckt, besitzt es eine dementsprechende Körperform, die ebenfalls auf die Art der Nahrungssuche oder -beschaffung abgestimmt ist. Auch sind die Fortbewegungsweise, sowie die verschiedenen Formen der Zerkleinerung, Aufnahme, Verdauung und Ausscheidung von Nahrungspartikeln von Bedeutung. Die drei primären Bereiche, in denen die 13

11 Bodentiere Funktionen übernehmen, sind zum Ersten die strukturprägende Funktion, die Steuerungsfunktion und zuletzt die Indikatorfunktion. Bei der strukturbildenden Funktion übernehmen die Bodenorganismen Lockerung, Umlagerung und Mischung des Bodens. Dies führen meistens die Organismen durch, die durch ihre Anatomie dafür ausgelegt sind, und sich grabend und wühlend fortbewegen. Die positiven Folgen für den Boden sind eine bessere Durchlüftung, und eine höhere Kapazität Wasser zu speichern. Weiterhin wird der Mineralboden mit Ausscheidungen von Regenwürmern, einem Ton-Humus-Komplex, angereichert, die dem Boden eine braun-schwarze Farbe verleihen. Bei der Steuerungsfunktion sind Bodentiere nur als Helfer zu bezeichnen, da sie für die Zersetzung und die Humifizierung nicht unbedingt ausschlaggebend sind. Sie arbeiten als Primärzersetzer und fördern somit den mikrobiellen Abbau organischer Substanzen. Dies ist nötig, da sonst der Prozess langsamer von statten gehen würde und ungünstigerer Humus produziert würde. In diesem Funktionsfeld unterscheidet man weiter zwischen verschiedenen Steuerungsleistungen: - Nussknacker-Effekt : verschiedene Arten der Meso- und Makrofauna fressen an den organischen Materialien und brechen dadurch die Hüllschichten auf, so dass Mikroorganismen leichter an die Zellinhaltsstoffe gelangen. Solche Primärzersetzer sind Zum Beispiel Zweiflüglerlarven, Springschwänze, Milben, Asseln oder Schnecken. - Pelletierungseffekt : durch Fraß- und Verdauungstätigkeit werden kompakte Pflanzenreste zerlegt und in Kotballen ausgeschieden. Dadurch erfolgt eine Oberflächenvergrößerung und Optimierung der Zugriffsmöglichkeiten für die Konsumenten dieser Pellets, z.b. Vertreter der Mikroflora und Mikrofauna sowie Kleinarthropoden. - Selektive Beweidung : Vertreter der Mikro- und Mesofauna weiden Mikroorganismenbeläge ab, die sich auf organischen Substanzen im Boden, u.a. auch auf Kotballen entwickeln. Dadurch erhöht sich in vielen Fällen die Stoffwechselaktivität der Mikroben. - Außenmagen-Effekt : verschiedene Arten der Meso- und Makrofauna nehmen häufig ihre eigene Kotballen oder die anderer Arten auf, die inzwischen von Mikroorganismen (wieder-)besiedelt worden sind, und verbessern so den weiteren Aufschluss. 14

12 In der Indikatorfunktion kann man die Organismen als Zeigeorganismen betrachten, das heißt, dass die Zusammensetzung der Lebewesen die in dem Boden zu finden ist, Aufschluss über die Art von Boden und die spezifischen Standortqualitäten gibt, da Umwelteinflüsse, abiotischen, biotischen und anthropogenen Ursprungs auch Einfluss auf die Lebensgemeinschaften der Organismen und ihre Aktivitäten nehmen. So gibt es bestimmte Bodentiere, die bestimmte Böden besonders schätzen bzw. meiden. 3.3 Lebensgemeinschaften Als Lebensgemeinschaft, auch Biozönose genannt, bezeichnet man alle Organismen, die innerhalb eines bestimmten Lebensraum vorkommen. Diesen Lebensraum nennt man auch Biotop. Die in diesem Biotop vorkommende Lebensgemeinschaft ist bestimmten abiotischen Faktoren, das heißt, nicht lebenden Faktoren, wie zum Beispiel Licht, Feuchtigkeit und Temperatur ausgesetzt. Außerdem entsteht zwischen den Organismen dieses Biotops eine wechselseitige Abhängigkeit, die auf vielfältigen Wirkzusammenhängen basiert. Die Zusammensetzung und das Vorkommen der verschiedenen Arten, ist abhängig von der Qualität des Lebensraums, also der Beschaffenheit des Bodens. So spielen für die Erstbesiedelung die oben genannten abiotischen Faktoren eine wichtige Rolle. Grundsätzlich ist die Verfügbarkeit an Nährstoffen und die Qualität der Nahrungsgrundlage jedoch der bestimmende Faktor, der über die Zusammensetzung einer Lebensgemeinschaft bestimmt. Zwar gibt es auch hier eine Ausnahme bei den sich autotroph ernährenden Organismen, wozu grüne Pflanzen, Algen und Bakterien gehören. Dies sind Organismen, die körpereigene Substanzen aus einfachen anorganischen Stoffen, wie Kohlenstoffdioxid, Ammonium, Nitrat und Sulfat aufbauen. Die Energie für die Aufbauprozesse gewinnen autotrophe Lebewesen aus Sonnenlicht, mit dem sie Photosynthese betreiben. Alle restlichen Lebewesen gehören jedoch zu den heterotrophen Organismen und sind von der Aufnahme organischer Substanzen abhängig. Diese organischen Substanzen beziehen sie von lebenden oder abgestorbenen Organismen. Ausgehend von der Ernährung kann man die Organismen einer solchen Biozönose in drei Gruppen gliedern. 15

13 1. Zum einen sind da die Produzenten, welche als Ausgangspunkt gesehen werden. Hierzu gehören alle autotrophen Organismen. 2. In die zweiten Gruppe, der Konsumenten, gehören alle heterotrophen Lebewesen, die entweder als Pflanzen- oder Fleischfresser von den Erzeugnissen der Produzenten abhängig sind. 3. Die dritte Gruppe wird von den Destruenten beziehungsweise Reduzenten gebildet. In dieser Gruppe sind weitgehend Bakterien und Pilze vertreten. Sie ernähren sich von Pflanzenresten, Aas und tierischen Ausscheidungen. Diese organischen Substanzen werden von ihnen abgebaut, wobei Kohlenstoffdioxid, Wasser, Ammonium und Nitrat entstehen, welche anschließend wiederum den Pflanzen zur Verfügung steht. Diese Lebensgemeinschaft, die zwischen den Bodenorganismen besteht, wird als Edaphon bezeichnet. Ein Edaphon ist hinsichtlich der Verbreitung der Arten und der Individuenhäufigkeit jedoch nicht ständig gleich. So verändert sich die Zusammensetzung der Organismen abhängig von der Bodentiefe und der Jahreszeit, da hier die abiotischen Bedingungen ebenfalls verändert sind. Das Edaphon ist in seiner Gesamtheit maßgeblich für die verschiedenen Prozesse und Entwicklungen im Boden verantwortlich. Auch hier lassen sich in Bezug auf die räumliche Verteilung im Bodenkörper und in Bezug auf die Art der Organismen, die dort zusammen leben, drei Gruppen der Lebensgemeinschaftsform erstellen. Bezeichnung des Edaphon Merkmale Epedaphon - Bewohner der Bodenoberfläche und Streuschicht - Abiotische Verhältnisse: partieller Licht- und Wassermangel - Vorkommende Arten sind größer, differenzierter und stärker pigmentiert als tiefer vorkommende Artverwandte Hemidaphon - Bewohner der Streu- und obersten Bodenschichten - Abiotische Verhältnisse: starker 16

14 Licht- und Sauerstoffmangel; hohe Feuchtigkeit Euedaphon - Bewohner der unteren Bodenschichten; Besiedlung des Porensystems - Abiotische Verhältnisse: sehr starker Licht- und Sauerstoffmangel; hohe Bodenfeuchtigkeit; ausgeglichene Temperatur - Vorkommende Arten sind kleiner nicht sehr differenziert und weniger pigmentiert als weiter oben lebende Artverwandte; oft kugel- oder wurmförmig 3.4 Interaktion Besonders hinsichtlich der Ernährung, finden zwischen den einzelnen Organismen Beziehungen statt, die ihnen zur Nahrungsbeschaffung etc. dienlich sind. Diese Beziehungen sind nötig, da fast alle Lebewesen eine heterotrophe Lebensweise führen und auf die Aufnahme von organischen Substanzen angewiesen sind. Zwischen den Mitgliedern einer Lebensgemeinschaft finden also unterschiedliche Interaktionsprozesse statt. So gibt es zum einen Beziehungen zwischen Individuen einer Art, die so genannten intraspezifischen Beziehungen. Eine andere Form vom Miteinander ist die interspezifische Interaktion, das heißt eine Beziehung verscheidener Arten zueinander. Bei einem begrenzten Angebot an Nahrung können diese Interaktionen also von Nutzen sein, da Nahrungskonkurrenz herrscht und schwächeren Individuen, sei es nun aus intraoder interspezifischer Sicht, den Kampf unterliegen und entweder sterben oder abwandern. Auch in dieser Hinsicht gibt es verschiedene Organismengruppen, die sich zusammenschließen und eine wechselseitige Beziehung eingehen. Hierbei möchte ich besonders interspezifische Beziehungsmöglichkeiten, die sich auf Bodentiere beziehen, herausstellen. 17

15 3.4.1 Beziehung zwischen Tieren Diese Beziehungen werden auch als Räuber-Beute Beziehungen bezeichnet. Sie ergeben sich aus den unterschiedlichen Nahrungsquellen und Ernährungsweisen, die jede Art aufweißt. Dieses Räuber-Beute Verhältnis reguliert sich von selbst, so dass keine Überbevölkerung satt finden kann. Die Gruppe der Beutetiere umfasst in der Regel die Pflanzenfresser unter den Bodentieren und kleinere Fleisch fressende Lebewesen. Die Qualität und das Vorkommen dieser Beute lenkt gleichzeitig die Entwicklung der Räuber und somit der Fleischfresser der Bodenorganismen. Je geringer die Anzahl der phytophagen Konsumenten ist, desto geringer wird auch die Anzahl der Räuber, da für eine große Menge nicht mehr genügend Nahrung zu Verfügung steht Beziehungen zwischen Tieren und Pflanzen Auch hier herrscht eine wechselseitige Beziehung. So ziehen die Pflanzen fressenden Tiere ihren Nutzen aus den Pflanzen, da sie sich von ihnen ernähren. Als Nahrung dienen hier meist große Teile der Pflanzen, sodass sie meist sehr stark, oder sogar völlig vernichtet werden. In dieser Beziehung zieht die Pflanze jedoch keinen Nutzen aus einer Interaktion zu einem Tier. Andere phytophage Konsumenten ernähren sich jedoch von abgestorbenen Pflanzenteilen, wodurch sie zur Zersetzung und zum Stoffkreislauf beitragen. Die Pflanze selbst zieht ihren Nutzen aus den grabenden Tieren, die den Boden lockern und der Pflanze somit verhelfen in tiefere Bodenschichten vorzudringen. So ist die Versorgung der Pflanze mit Nährstoffen und salzen wesentlich verbessert Beziehungen zwischen Tieren und Mikroorganismen In dieser Beziehung sind unterschiedliche Arten des Zusammenlebens möglich. So bilden zunächst die Mikroorganismen, insbesondere Pilze und Bakterien, die Nahrungsgrundlage vieler Bodentiere. Da diese Tiere zum Beispiel den Pilzrasen, der sich auf abgestorbener Pflanzenstreu bildet, abfressen, fördern sie gleichzeitig das Wachstum des selbigen. Die Bildung solcher Pilze trägt wiederum zur Mineralisierung und Humifizierung bei. 18

16 Andererseits tragen Bodentiere sehr passiv zur räumlichen Verteilung der Mikroorganismen bei. Diese Beziehung ist zeitlich begrenzt, da sich die Mikroorganismen nur kurzweilig an das andere Lebewesen heften und dieses als Wirt gebraucht. Der Wirt wird jedoch nicht weiter beeinträchtigt. Durch Wanderung und Ausscheidung des Wirts, gelangen die Mikroorganismen an neue Standorte. Eine weitere Form der Symbiose, zwischen Tieren und Mikroorganismen ist die, wobei Pilze und Bakterien sich im Darm des Tieres einnisten. Hier helfen sie, schwer abbaubare Substanzen, wie zum Beispiel Cellulose, zu zersetzen. Außerdem produzieren sie weiterhin Ergänzungsstoffe, wie Vitamine und Aminosäuren. 3.5 Artenreichtum und Formenvielfalt der Bodenorganismen Die zahlreichen verschiedenen Bodenorganismen siedeln auch in den Kleinstlebensräumen des Bodens. Je nach dem, wo sie ihren Lebensraum haben, sind sie auch dem entsprechend spezialisiert. Die Anzahl der Arten und ebenfalls der Individuen ist abhängig von der Art und des Entwicklungstyp des Bodens. So kann es große Unterschiede geben, auch in der Zusammensetzung der Arten, was sich ebenfalls auf den Artenreichtum bezieht. In einem Bodenwürfel von 1m Länge und 30cm Tiefe (Graphik links), können mehr als 1,6 Billionen Bodenorganismen vorkommen. Ihr Gesamtgewicht beträgt jedoch nicht einmal mehr als 300g. Die beiden folgenden Graphiken sollen diese Verhältnisse verdeutlichen und die Anzahl der Organismen genauer darlegen. 19

17 Besonders auffällig ist, dass der Unterschied zwischen der Anzahl von Mikroorganismen, sei es tierischer oder pflanzlicher Herkunft im Gegensatz zu der Anzahl der Kleintiere sehr viel höher liegt. So beträgt die Grammzahl (Graphik rechts) der Mikroorganismen 211g hinsichtlich dagegen beträgt das Gesamtgewicht der Kleintiere jedoch nur 54,31, was weniger als ein Viertel ist. Untersuchung der Bodenorganismen 4.1 Vorgehensweise der Untersuchungen Die praktische Arbeit beschäftigt sich mit der Bestimmung von Bodelebewesen, die in einer bestimmten Menge von Erdmaterial vorkommen. Den Versuch führte ich an der Beienburg in Schwelm durch. Außerdem beinhaltet er zwei Teile: Erstens die Suche der Bodentiere und zweitens ihre Bestimmung Um sicher zu gehen, dass auch nur ein bestimmter Bereich des Bodens auf Bodenorganismen untersucht wurde, habe ich zunächst ein Stück von 1m mal 1m abgesteckt und mit einem Paketband markiert. Die Tiefe des abgegrenzten Bereichs betrug 30cm. Aus diesem Bereich wurden alle Bodentiere, die darin zu finden waren in einem Behältnis gesammelt. Diese Vorgehensweise war bei beiden Böden identisch. Anschließend wurden die gefundenen Organismen 20

18 mit Hilfe eines Mikroskops vergrößert und mit einem Bestimmungsschlüssel genauer bestimmt. Auch hier wurde bei den Organismen aus dem Wiesenboden sowie bei den Organismen aus dem Waldboden das gleiche Verfahren angewandt Die Beschreibung der gefundenen Tiere und ihr Räuber-Beute Verhalten Die sowohl im Wiesenboden als auch in Waldboden lebenden Tiere, haben sich teilweise überschnitten, so waren gleiche Arten in den Böden zu finden. Größte Gruppe der gefundenen Tiere bildeten die Regenwürmer. Jedoch gab es hier hinsichtlich der Anzahl kleinere Abweichungen, da im feuchten Wiesenboden 20 Regenwürmer zu finden waren, dagegen in dem etwas trockeneren Waldboden jedoch nur 14. Weitere Übereinstimmungen der Arten waren bei den Hundertfüßern, wobei sich hier keine zahlenmäßige Differenzierung vornehmen ließ. Weiterhin war ein Unterscheid, das an der Bodenoberfläche des Wiesenbodens Larven zu finden waren, die im Waldboden jedoch ausblieben. So waren dort Fliegenlarven vorhanden. Andere Tiere, die nur ausschließlich im Wiesenboden vorkamen, waren Springschwänze, Ameisen, und die Arion hortensis, eine 3-4 cm lange Nacktschnecke. Die Tiere, die nur im Waldboden zu finden waren, waren Ohrwürmer, Asseln, sowohl die Keller- als auch die Mauerassel, die Webespinne, der Doppelschwanz, sowie der Saftkugler. Im Folgenden befinden sich kurze Beschreibungen von den wichtigsten und zahlenmäßig häufigsten Tieren und ihre Nahrungsgewohnheiten. Der Regenwurm ist ausgewachsen 5-18 cm lang und in der Regel weniger als 1cm Durchmesser. Im vorderen Bereich besitzt der Wurm einen etwas dickeren Gürtel. Zu finden ist der Regenwurm in feuchten Böden oder Komposthaufen. Seine Ernährung besteht hauptsächlich aus abgestorbenen Pflanzenresten, wodurch er nur eine Interaktion mit Pflanzen eingeht und somit in die Gruppe der Beutetiere gehört Weiterhin ist die Aufgabe des Regenwurms die Auflockerung des Bodens und die Zersetzung organischer Substanzen. 21

19 Die Kellerassel hat eine Größe von mm und besitzt eine ovale- längliche Form. Weiterhin ist sie schwarz grau gefärbt und hat 7 Laufbeinpaare. Ihr Lebensraum ist unter Laubschichten unter Steinen und an anderen feuchten und dunklen Orten. Auch sie gehört ebenso wie der Regenwurm zu den Pflanzenfressern und somit auch zu den Beutetieren anderer Fleisch fressender Tiere. Kellerasseln sind überwiegend nachtaktiv. Außerdem sind sie Krebse und atmen mit Hilfe von Kiemen, wodurch sie an Feuchtigkeit gebunden sind. Bei der Mauerassel sind keine auffälligen unterschiede herauszustellen, hinsichtlich des Lebensraums oder der Nahrungsaufnahme. Der Ohrwurm weißt ausgewachsen eine von 1,5 cm auf. Er hat einen lang gestreckten und etwas abgeplatteten Körper, der schwarz-braun bis hellbraun gefärbt ist. Das auffällige an dem Ohrwurm ist seine Zange, die er am Hinterleib trägt. Sein Lebensraum ist die Bodenoberfläche. Hier lebt er besonders in Baumrinden, unter Steinen und zwischen Falllaub. Vorwiegen ernährt er sich von Obst, Aas Fliegen und Kleintieren wie zum Beispiel Blattläusen. Somit gehört er nicht wie die Assel in die Gruppe der Pflanzenfresser sondern in die Gruppe der Fleisch fressenden Bodenorganismen, wodurch er als Räuber angesehen werden kann. Jedoch kann er ebenfalls die Rolle der Beute übernehmen, da sich größere Tiere ebenfalls von ihm ernähren. Die Webespinne wird ungefähr 5-20 mm groß. Sie hat einen ovalen Vorder-, wie auch einen ovalen Hinterleib. Wie jede Spinne besitzt auch die Webespinne 4 Beinpaare, die zum teil behaart sind. Ihr Vorkommen ist besonders an der Bodenoberfläche zwischen Laub in Waldböden. Jedoch ist sie ebenfalls in Wiesenböden zu finden. Sie ernährt sich ausschließlich von Insekten, Hundert- und Tausendfüßern, wodurch sie konkret der Gruppe der Räuber zugeordnet werden kann. Ihre Beute tötet die Spinne mit Gift und zersetzt sie außerhalb des Magens mit Hilfe von Verdauungssäften. Die Fliegenlarven werden je nach Art zwischen 12 und 20 cm groß. Sie besitzen einen wurmförmigen Körper dessen vorderes Ende sich zuspitzt. Das hintere Ende ist hingegen breiter. Ihre Farbe ist sehr hell und ihre haut meistens nur sehr dünn. Die Fliegenlarve kommt besonders unter der Bodenoberfläche vor und an anderen Orten, 22

20 wo es feucht und schattig ist. Außerdem lebt sie ebenso in Kotresten von Tieren. Da die Larve ein Allesfresser ist ernährt sie sich von vielerlei wie tierischen und pflanzlichen Substanzen, Kotresten Käferbruten und sogar anderen Allesfressern. So gehören auch die Fliegenlarven ähnlich wie der Ohrwurm in eine Art zwischen Gruppe und übernehmen die Rolle der Beute ebenso wie die Rolle des Räubers. Der Boden-Springschwanz kann einige Arten aufweisen, die bis zu 3 cm groß werden. Seine Form ist lang gestreckt und leicht rundlich. Er ist überwiegend weiß gefärbt. Auffällig sind seine gekürzten Beine und Fühler. Sein typischer Lebensraum, wie der Name schon sagt, ist im Boden aber auch in morschem Holz oder im Moos sind Springschwänze zu finden. Diese Lebewesen kann man der Gruppe der Beutetiere eingliedern, da sie sich nur von abgestorbenen Substanzen ernährt. Auch wenn es sich hierbei um pflanzliche als auch tierische Substanzen handelt jagt der Springschwanz nicht selber. Auffällig bei dieser Beschreibung und genaueren Untersuchung der Bodenorganismen in beiden Böden ist, dass kaum Tiere, die nur Räuber sind, gefunden wurden. So ist das einzige Lebewesen, dass in diese Gruppe gehört die Weberspinne, die im Waldboden vorkam. In der Gruppe der Beutetiere kann man mehrere Tiere verzeichnen, so sind der Regenwurm, der in beiden Böden lebt, sowie der Springschwanz aus dem Wiesenboden als ausschließliche Beutetier zu bezeichnen. Die anderen beschriebenen Tiere jedoch gehören ebenfalls zum Teil in diese Gruppe. Hier ist der Übergang von Beute zu Räuber nicht klar auszumachen, da sie nicht nur von tierischen Substanzen leben, dienen sie größeren Tieren ebenfalls als Beute. So kann man sagen, das ein Verhältnis zwischen Räubern und Beute ausgeglichen ist und die Regulation, von der zuvor die Rede war, durchaus gegeben ist, da nicht überwiegend nur Fleisch- oder nur Pflanzenfresser in den beiden Böden leben. 23