Bitte beachten!!! Einführung in die Bodenökologie Vorlesung 2 SWS WS 05/06 1. Juliane Filser

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2 Einführung in die Bodenökologie Vorlesung, 2 SWS, WS 2005/2006 Teil II: Die wichtigsten Gruppen der Bodenlebewesen

3 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Mikroarthropoden Hauptsächlich Milben, Collembolen Einige Gruppen der Myriapoda Andere Urinsekten Pseudoskorpione kleine Hymenopteren, Käfer... (u.a....) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 3

4 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Mikroarthropoden - allgemein Körpergröße ca. 0,2 bis wenige mm wenige Tausend bis mehrere Individuen / m² z.t. Massenvorkommen (Mio./m²!) Ideal: mäßig feuchte Böden überwiegend Pilzfresser, doch kommen alle Ernährungstypen vor Omnivorie weit verbreitet Zahllose Fraßfeinde: Raubmilben, Käfer(-larven), Chilopoden, Vögel... Sminthurus viridis Vorlesung 2 SWS WS 05/06 4

5 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Mikroarthropoden - Milben sehr große Artenvielfalt: ca beschrieben, geschätzt überwiegend blind Tasthaare (Trichobothrien) Hautatmung (bei verdickter Cuticula Röhrenatmung) Phoresie verbreitet meiste bodenbewohnende Arten Pilzfresser Parasitismus oft bei Larvalstadien Prädation (Nematoden, Spinnmilben -> Nützlinge!) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 5

6 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Mikroarthropoden - Milben Mesostigmata (Gamasina, Uropodina) Manche Gamasina fressen bei Nahrungsmangel auch Pflanzengewebe, Pollen, Pilzsporen, Honigtau etc. Prostigmata (Trombidiformes): stilettartige Mundwerkzeuge, carnivor, auch fungivor, parasitisch, detritivor, Aasfresser. Oft Larven parasitisch, Adulte Räuber. Vorlesung 2 SWS WS 05/06 6

7 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Mikroarthropoden - Milben Astigmata (Acaridida) z.b. Wurzelmilben: Schädlinge, Vorratsmilben, auf Fäulnisherden oder im Kompost Cryptostigmata (Oribatida): Tarnung mit Larvenhäuten etc., Trockenresistenz (->Streu). Entwicklungszeit meist über 4 Monate,bei manchen Arten bis 1 Jahr! Viele Mikrophytenfresser, meist nicht spezialisiert, manchmal kopro-, nekrophag. Zwischenwirte von Bandwürmern. Metastigmata (Ixodida, Zecken) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 7

8 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Springschwänze - Collembolen Arthropleona ( gegliederter Hinterleib ): im Boden dominierend, sehr formenreich. Häufige Familien: Isotomidae, Onychiuridae, Entomobryidae, Hypogastruridae Neelipleona: sehr klein, blind, euedaphisch, kurze Antennen Symphypleona (Kugelspringer): hauptsächlich epigäisch, oft sehr bunt, z.t. Schädlinge (Pilze, Luzerne) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 8

9 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Collembolen Name: Kleb-Bäuche kommt vom charakteristischen Ventraltubus am 1. Abdominalsegment, Sprunggabel ( Springschwänze ) nicht immer vorhanden Systematik: primär flügellose, entognathe Insekten - nach neuesten Forschungsergebnissen den Crustaceen näher stehend als den übrigen Insekten. Ca Arten weltweit Ubiquitär verbreitet - von Wüsten bis zu Polargebieten ( Gletscherflöhe ), von tief im Boden bis zu Baumkronen Häufig Pilz fressend, doch auch bakteriophag, phytophag, räuberisch; besonders erfolgreiche Arten oft omnivor Feinde: Bodenarthropoden, Fische, Vögel Vorlesung 2 SWS WS 05/06 9

10 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Collembolen - einige Besonderheiten Vielfältige Ernährungsweisen und Mundwerkzeuge Funktionen Ventraltubus: Festhalten, Wasseraufnahme, Aufrichten, Putzen Indirekte Befruchtung, manchmal Paarungstänze Hypogastruridae: oft Massenwanderungen (Hypogastrura socialis) mit bis zu mehreren Mio. Ind. / m² Neanuridae: manche Arten leuchten bei Störung Sminthuridae: Fluchtverhalten) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 10

11 Organismen des Luft gefüllten Porensystems Andere Mikroarthropoden Pauropoden: feuchte Wälder, bis zu 1000/m², mycophag Symphyla (Zwergfüßer): leichte, humose Böden, bis zu /m². Spinndrüsen: Feindabwehr, Abseilen. Nahrung: Algen, Bakterien, Pilze, Aas, Detritus, u.u. auch junge Wurzeln und kleine Bodentiere Diplopoda: Pselaphognatha (Pinselfüßer): 2-4mm, stark abgeflacht, weichhäutig, Nahrung: Detritus, Aas Protura: mycophag, v.a. Mykorrhiza) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 11

12 Anmerkung Wie auch schon bei den Teillebensräumen Porenwasser - Rhizosphäre gilt auch für Luft gefülltes Porensystem - Streuschicht: Die Übergänge sind fließend! Vorlesung 2 SWS WS 05/06 12

13 Organismen der (Streuschicht) Bodenoberfläche Algen Cyanobakterien v.a. in Tropenböden Grünalgen (Chlorophyceae) meiste Algen gemäßigter Breiten Gelbgrünalgen (Xanthophyceae) Kieselalgen (Chrysophyceae): Si-Außenschicht Schlüsselrolle als Erstbesiedler, bis zu > Ind./g Boden, Produktivität z.b. 40 g C / m² / a (Acker in Georgia, USA) v.a. in schlecht dränierten Böden, aber auch bedeutend in Wüsten Nahrung z.b. für Schnecken, Regenwürmer, Collembolen Vorlesung 2 SWS WS 05/06 13

14 Organismen der (Streuschicht) Bodenoberfläche Flechten Symbiosen aus (Schlauch-, Ständer-) Pilzen und Grünalgen oder Cyanobakterien (oft Nostoc), oft trockenresistent Wuchsformen: Krusten-, Blatt-, Strauchflechten Wichtige Erstbesiedler Bedeutend in Extrem-Lebensräumen (Wüsten, Tundren) Wichtige Nahrungsgrundlage z.b. von Schnecken oder Rentieren Endolithische Flechten in Kalkgestein Sensitive Bioindikatoren für Luftverschmutzung, v.a. Versauerung Vorlesung 2 SWS WS 05/06 14

15 Schleimpilze Organismen der Streuschicht Faszinierende Organismengruppe an der Grenze Einzeller-Mehrzeller. Ursprünglich zu Pilzen gerechnet, jedoch beweglich und Zellmembranen anders gebaut Hauptsächlich in Wäldern, Nahrung: Detritus, Bakterien, Pilze, andere Schleimpilze Aggregierte Schleimpilze ( Riesenzelle ) Zelluläre Formen bewegen sich individuell amöbenartig, bei ungünstigen Bedingungen chemische Kommunikation, Aggregation, Wanderung Plasmodiale Formen (oft bunt, bis 50 cm Durchmesser) vereinen in einer Zellwand oft Millionen von Kernen, kriechen gerichtet mit Mikrofilamenten (ca. 1mm/h). Bei ungünstigen Bedingungen Teilung und Bildung von Sporen --> Verbreitung mit Wind und Regen Vorlesung 2 SWS WS 05/06 15

16 Organismen der Streuschicht Mikroarthropoden Trockenresistenz Schutz- und Tarnfärbung oft größer als verwandte Formen Collembola - Orchesella villosa Oribatida - Belbidae Uropodina. Foto: Stern Vorlesung 2 SWS WS 05/06 16

17 Organismen der Streuschicht Makrofauna Hauptaufgabe: Streuzerkleinerung --> Oberflächenvergrößerung Asseln Diplopoden Epigäische Regenwürmer Dipterenlarven Ameisen, Termiten Schnecken Viele Räuber Dermapteren Pilzbewohner (...) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 17

18 Mollusken Organismen der Streuschicht In Waldböden bis zu 500 Ind./m²; brauchen lockere Böden v.a. (Jungtiere von) Nacktschnecken wichtige Kulturschädlinge (Deroceras frisst Samen, Keime, Wurzeln, Knollen) Gehäuseschnecken: kalkliebend Viele Nackt- und Gehäuseschnecken sind detritophag und/oder omnivor (Algen, Pilze, Bakterien), auch räuberisch Zwischenwirte vieler Parasiten Manche Arten kaltstenotherm Limax maximus Reiche Enzymausstattung: hohe Assimilationseffizienz (50-60%) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 18

19 Organismen der Streuschicht Mollusken Nacktschnecken regelmäßig im Boden Typische Bodengehäuseschnecken sind sehr klein und haben nur ein kleines oder zartes Gehäuse Ceciloides acicula: typische Bodenschnecke (1*4 mm), durchsichtig, weiß, blind, bis 1 m Tiefe, Kalkböden, frißt Schimmelpilze Deaudebardiidae: Räuber (Schnecken, Anneliden) Die Wulstige Kornschnecke ist 6 bis 8 mm lang und ca. 3 mm breit. Sie lebt in offenen, trocken-warmen, kalkreichen Standorten. Man findet sie in Magerwiesen, in Kalkschutt und Felssteppen. Sie ernährt sich hauptsächlich von Bodenalgen und wird zwischen vier und acht Jahre alt. Foto: Alfred Limbrunner, Dachau Vorlesung 2 SWS WS 05/06 19

20 Organismen der Streuschicht Anneliden - Lumbriciden Epigäische Regenwürmer (hiesige Arten eher klein, meist kräftig pigmentiert, sehr beweglich, z.b. Lumbricus rubellus, L. castaneus, Eisenia fetida) Gänge ± horizontal Nahrung: Streu incl. Aufwuchs, Algen (z.b. Allolobophora chlorotica) Wichtige Beute von Vögeln, Kleinsäugern z.t. vergesellschaftet mit Ameisen Empfehlenswert für Bodenbiologie: Vorlesung 2 SWS WS 05/06 20

21 Organismen der Streuschicht Anneliden - Enchytraeiden Mit steigendem Breitengrad zunehmend Regenwürmer in der Bedeutung ablösend Etwa Ind. / m² (<100 - mehrere ) Kälte- und trockenresistente Dauerstadien Vermehrung sexuell oder ungeschlechtlich (Enchytraeus fragmentosus) Nahrung meist Pilze, Algen Enchytraeiden- Kokons Vorlesung 2 SWS WS 05/06 21

22 Organismen der Streuschicht Asseln - Isopoda : 7 ± gleiche Beinpaare Oniscoidea - Landasseln: Anpassungen ans Landleben Filtrierende beißende Mundwerkzeuge Schwimmbeine Laufbeine Kiemen Lungen Innere Befruchtung (Penis) + Brutbeutel Weibchen mit 2 Jahren geschlechtsreif, Brutbeutel (40-50 Tage) Weltweit ca. 900 Arten, davon 37 in NL (dort größte Artenzahlen auf Kleiböden) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 22

23 Oniscoidea Organismen der Streuschicht Wasserleitungssystem (Rückresorption von Wasser aus Exkretionsprodukten), auch Wasserabsorption aus Atmosphäre Beachte: Kalkinkrustationen, aber keine Wachsschicht! Größte Dichte an der Meeresküste und in ungenutztem Grünland (bis zu Ind./m², durchschnittlich 1.200) sowie feuchten Laubwäldern, Laubmullwald: 286 (maximal 1850) Geringe Kältetoleranz (lange Ruhephasen im Winter, fehlend in Tundra-Ökosystemen); oft wärmegebunden (Kellerassel!) Vorlesung 2 SWS WS 05/06 23

24 Organismen der Streuschicht - Oniscoidea Biologie und Ökologie Kleinere Arten stärker austrocknungsempfindlich (Oberfläche!) Zunehmende Trockentoleranz: Ligiidae - Trichoniscidae - Oniscidae - Porcellionidae - Armadillidae Eingraben bei Trockenheit, Kälte, Häutung - graben teilweise bis zu 1m und können in trockeneren Gegenden Regenwurm- Aktivität ersetzen (Wüstenassel Hemilepistus reaumuri!) Armadillidium vulgare Oniscus asellus fotos.de Vorlesung 2 SWS WS 05/06 24

25 Organismen der Streuschicht - Oniscoidea Nahrung Detritus, vorzugsweise in fortgeschrittenem Zersetzungsstadium und mit hohem Stickstoffgehalt (Merke: Wasserasseln nehmen die gleiche ökologische Nische in Sedimenten ein!) Kurioses (apropos Nahrung...) Rezept (van Holt, 1885, zitiert in Berg & Wijnhoven 1997): Gebratene Zunge mit Asselsoße Medizin: als harntreibendes Mittel und gegen Magenkrämpfe (um den Hals getragen Vorlesung 2 SWS WS 05/06 25