Interaktionen unter- und oberirdischer Biodiversität
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- Pia Waldfogel
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1 Interaktionen unter- und oberirdischer Biodiversität Eva Knop Synökologie Universität Bern, Schweiz
2 Terrestrisches Ökosystem Oberirdisches System: Produktion von Biomasse Stofffluss: Organismen, Nahrungsnetze Unterirdisches System: Abbau und Speicherung von organischem Material
3 Überblick Vortrag 1 Diversität und ökologische Dienstleistungen von Bodenorganismen 2 Interaktionen oberirdischer und unterirdischer Organismen Oberirdisches System: Produktion von Biomasse Stofffluss: a) Organismen, Nahrungsnetze b) Unterirdisches System: Abbau und Speicherung von organischem Material 3 Zwei angewandte Beispiele
4 Mikroflora (< 2 µm) Mykorrhiza Saprophytische Bakterien Zersetzer! Nährstoffkreislauf Mikrosymbionten! Nährstoffaufnahme
5 Mikrofauna (2-100 µm) Einzeller (Protozoa) Fadenwürmer (Nematoden) Zersetzer Mikroregulatoren Wurzelparasiten! Vergrösserung der Angriffsfläche für Mikroflora! Frass von Bakterien und Pilzen! Reduktion Pflanzenwachstum Rübennematode (Heterodera schachtii)
6 Mesofauna (0.1-2 mm) Springschwänze (Collembola) Milben (Acari) Mikroregulatoren Zersetzer! Frass von Bakterien und Pilzen! Vergrösserung der Angriffsfläche für Mikroflora
7 Makrofauna (> 2 mm) Regenwürmer (Lumbricidae) Herbivore Insektenlarven Räuberische Käfer (Coleoptera) Ökosystem Ingenieure Zersetzer Pflanzenschädlinge Prädatoren! Bodenstruktur, Durchmischung Boden! Vergrösserung der Angriffsfläche für kleinere Zersetzer! Reduktion Pflanzenwachstum! natürliche Schädlingskontrolle
8 Bekannte und geschätzte Diversität von Bodenorganismen Gruppe geschätze Artenzahl bekannt (%) Pflanzen Makrofauna Regenwürmer keine Schätzung - Ameisen Mesofauna Milben Springschwänze Mikrofauna Einzeller Fadenwürmer Mikroflora Bakterien Pilze aus Barrios 2007
9 Überblick Vortrag 1 Diversität und ökologische Dienstleistungen von Bodenorganismen 2 Interaktionen oberirdischer und unterirdischer Organismen Oberirdisches System: Produktion von Biomasse Stofffluss: a) Organismen, Nahrungsnetze b) Unterirdisches System: Abbau und Speicherung von organischem Material 3 Zwei angewandte Beispiele
10 Einfluss unterirdischer Faktoren auf das oberirdische System oberirdisches Nahrungsnetz Prädatoren, Parasitoide Herbivoren, Bestäuber Nährstoffe sekundäre Pflanzenstoffe Mykorrhiza, N-fixierende Bakterien Wurzelpathogene, Wurzelherbivore Zersetzernahrungsnetz: Mikroflora, Mikro-, Meso-, Makrofauna Prädatoren unterirdisches Nahrungsnetz
11 Indirekter Effekt unterirdischer Herbivoren auf oberirdische Interaktionen Rotes Straussgras (Anthoxanthum capillaris) Haferblattlaus (Rhopalosiphum padi) Schlupfwespe (Aphidius colemani) Sterile Erde Kontrolle + Nematoden? Blattlaus-Mumien juvenile Schlupfwespe Bezemer 2005
12 Reduktion von Blattläusen durch Nematoden Reproduktion Blattläuse (pro Tag) a b Kontrolle Behandlung + Nematoden Stickstoffgehalt Pflanze (%) a b Kontrolle + Nematoden Behandlung Bezemer 2005
13 Reduzierte Mortalität der Parasitoiden durch Nematoden Mortalität der Parasitoiden a b Kontrolle + Nematoden Behandlung! Zusammensetzung vom Boden wichtig für oberirdische multitrophische Interaktionen Bezemer 2005
14 Generalistischer Prädator als Bindeglied zwischen dem unter- und oberirdischen System oberirdisches Nahrungsnetz Prädatoren, Parasitoide Herbivoren, Bestäuber Population durch alternative Nahrung im Boden gefördert Mykorrhiza, N-fixierende Bakterien Wurzelpathogene, Wurzelherbivore Zersetzernahrungsnetz: Mikroflora, Mikro-, Meso-, Makrofauna Prädatoren unterirdisches Nahrungsnetz
15 Einfluss oberirdischer Faktoren auf das unterirdische System oberirdisches Nahrungsnetz Quantität Biomasse Qualität Biomasse Mykorrhiza, N-fixierende Bakterien Wurzelpathogene, Wurzelherbivore Zersetzernahrungsnetz: Mikroflora, Mikro-, Meso-, Makrofauna Prädatoren unterirdisches Nahrungsnetz
16 Quantität der Biomasse Förderung der Bodenorganismen durch Addition von Streu Hundertfüssler Spinnen Laufkäferlarven Kurzflügler Milben Springschwänze Erhöhung der Dichte (%) aus Wardle 2002
17 Nährstoffgehalt der Biomasse sekundäre Wirkstoffe der Biomasse Qualität der Biomasse Zersetzung in Abhängigkeit von Streuqualität Anteil Blätter gefressen (%) r = 0.84 p < Anteil N in der Streu (%) aus Wardle 2002
18 Einfluss von Herbivorie auf das unterirdische System oberirdisches Nahrungsnetz unterirdisches Nahrungsnetz Quantität Biomasse +/- Qualität Biomasse +/- Mykorrhiza Wurzelpathogene, Wurzelherbivore Zersetzernahrungsnetz: Mikroflora, Mikro-, Meso-, Makrofauna
19 Überblick Vortrag 1 Diversität und ökologische Dienstleistungen von Bodenorganismen 2 Interaktionen oberirdischer und unterirdischer Organismen Oberirdisches System: Produktion von Biomasse Stofffluss: Organismen, Nahrungsnetze Unterirdisches System: Abbau und Speicherung von organischem Material 3 Zwei angewandte Beispiele
20 Biologische versus konventionelle Bewirtschaftung DOK-Versuch: Langzeitversuch von Agroscope Reckenholz-Tänikon und FiBL Vergleich Bewirtschaftung: biologisch - konventionell Effekt von biologischer Bewirtschaftung (%) Blattläuse Spinnen Stickstoffgehalt Pflanzen Trockengewicht Biomasse Regenwürmer Nematoden (bakterivor) Nematoden (herbivor) Pilze Bakterien aus Birkhofer 2008
21 Wachstum von Pflanzen in eigener Erde Relatives Wachstum A B C D E F G H I K Invasive Arten Einheimische Arten! besseres Wachstum invasiver Pflanzen in eigener Erde Klironomos 2002
22 Wachstum von Pflanzen in eigener Erde Extraktion der Wurzelpathogene/ Sporen Mykorrhiza + eigene Wurzelpathogene/ Sporen Mykorrhiza + fremde Wurzelpathogene/ Sporen Mykorrhiza?! Grund für unterschiedliches Wachstum: In der Erde akkumulierte Mykorrhiza oder Wurzelpathogene? Klironomos 2002
23 Wachstum von Pflanzen in eigener Erde Relatives Wachstum Filtrat Wurzelpathogene Sporen Mykorrhiza Steriler Boden A B C D E F G H I K Invasive Arten Einheimische Arten! langsamere Ansammlung von Pathogenen bei invasiven Pflanzen! unterirdische Prozesse erklären oberirdische Invasion Klironomos 2002
24 Zusammenfassung Grossteil der Biodiversität unterirdisch, jedoch unbekannt wichtige Dienstleistungen unterirdischer Biodiversität, z.b. Zersetzung, Bodenstruktur, natürliche Schädlingsbekämpfung Pflanzen oder generalistische Prädatoren Bindeglied zwischen ober- und unterirdischem System Verständnis und Förderung von Ökosystemprozessen durch Analyse ober- und unterirdischer Interaktionen
25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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