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BODEN/173: Heimliche Helfer - Die wichtigsten ökologischen Dienstleistungen der Bodentiere (naturmagazin)


naturmagazin
Berlin - Brandenburg
Ausgabe 1/2016

Heimliche Helfer
Die wichtigsten ökologischen Dienstleistungen der Bodentiere

Von Werner Kratz


Beim Anblick von Asseln, Milben oder Würmern hört die Tierliebe bei vielen Menschen auf. Doch als Recyclingarbeiter sind Bodentiere im Verbund mit Bodenmikroorganismen für das Pflanzen Wachstum unerlässlich - und somit auch für das Leben der Menschen. Bei landwirtschaftlich genutzten Böden sind die durch abgestorbene Pflanzenwurzeln und Regenwurmröhren entstandenen Hohlräume, die Makroporen, äußerst wertvoll. Ebenso ist die Bildung bestimmter Bodenaggregate den Bodenbewohnern zu verdanken. In der Summe bestimmt deren Wirken schließlich die Fähigkeit eines Bodens, Wasser schnell aufnehmen und speichern zu können. Darüber hinaus zersetzen die Bodenorganismen auch noch tote Wurzeln und Ernterückstände, bekämpfen auf ganz natürliche Art und Weise mikrobielle Schadorgonismen und bauen Schadstoffe ab, die beispielsweise aus Pflanzenschutzmitteln und über die Gülle in den Boden gelangt sind.


Die Leistungsfähigkeit des Bodens steht also in engem Zusammenhang mit den in ihm vorkommenden Organismen. Doch obwohl die Bodenorganismen wichtige Ökosystemfunktionen gewährleisten, ist das Wissen über die vorkommenden Arten, ihre ökologischen Ansprüche und ihre Funktionen im Lebensraum Boden sowie im Nahrungsnetz noch äußerst lückenhaft. Teilweise ist es nicht einmal möglich, alle Arten, insbesondere deren Entwicklungsstadien, sicher zu bestimmen. Der Kenntnisstand der bodenzoologischen Biodiversität spiegelt sich gut in der Anzahl der weltweit bekannten und jährlich neubeschriebenen Arten wider. Beispielsweise kannte man Mitte der 1950er Jahre nur weniger als 2.000 Raubmilbenarten (Raubmilben werden beispielsweise in Gewächshäusern als Antagonisten gegen Spinnmilben eingesetzt). Heute, 50 Jahre später, sind fast 9.000 Arten bekannt, und jährlich werden etwa hundert neue Arten dieser Milbengruppe beschrieben. Der wachsende Anzahl beschriebener Arten steht allerdings eine weltweit immer kleiner werdende Zahl von Bestimmern - in der Wissenschaft "Taxonomen" genannt - gegenüber, die überhaupt in der Lage sind, neue Arten zu erkennen und diese einordnen zu können. Das. jedoch ist die Grundlage jeder weiteren ökologischen und naturschutzfachlichen Anwendung, ebenso ist sie für die Umsetzung der Biodiversitätsstrategie unverzichtbar, sowohl auf landes-, bundes- oder globaler Ebene, als auch in der Forschung. Die schwindender Anzahl der Taxonomen hat dazu geführt, dass die Aussage "Biologische Vielfalt verschwindet, bevor wir sie kennen", immer stärker zur Realität wird. Hier sind die Regierungen gefordert, die Weichen richtig zu stellen. Für die Sicherung der Lebensgrundlagen des Menschen ist es essentiell, die biologische Vielfalt zu erforschen, bevor sie durch Veränderungen in der Biosphäre unerkannt verloren geht. Das Bundesministerium für Umwelt und Bauen (BMUB) hat das Problem der fehlenden Taxonomen erkannt und fordert in dem 2015 vorgelegten Programm zur Naturschutzoffensive 2020, entsprechende Finanzmittel für neue Institutionen, aber auch für den citizen science Bereich (Bürgerwissenschaften), bereit zu stellen.

Zu viel Gift

In Deutschland wurden 2014 mehr als 45.000 Tonnen Pflanzenschutzwirkstoffe - beispielsweise Neurotoxine wie die Neonikotinoide Poncho, Gaucho oder die Pyrethroide - auf deutschen Äckern ausgebracht. Der zurzeit heftig geführte Diskurs zum Einsatz von Pflanzenbehandlungsmitteln in der Land- und Forstwirtschaft stellt immer wieder die Frage nach dem Einsatz der Bodentiere als biologische Pflanzenschützer Der biologische Pflanzenschutz umfasst die Verwendung natürlich vorkommender Organismen als Gegenspieler von Schädlingen und Krankheitserregern an Kulturpflanzen und Bäumen. Es kommen sowohl Makroorgansimen (räuberische oder parasitierende Gliederfüßler und entomopathogene Nematoden = Kleinwürmer im Boden) sowie Mikroorganismen (Pilze, Bakterien, Protozoen) und Viren in Frage. Der biologische Pflanzenschutz lebt somit von der biologischen Vielfalt natürlicher Antagonisten - und zwar in zweifacher Hinsicht:

(1) Wird die funktionelle Artenvielfalt eines Agrarökosystems gefördert, werden die zum Standort gehörenden Bodentiere möglichen Schädlingen künftig stärker entgegenwirken können. Hierzu müssen insbesondere bodenbezogene Pflanzenschutzmittelanwendungen vermieden oder so gestaltet werden, dass deren Auswirkungen auf die biologische Vielfalt möglichst gering bleiben. Dies lässt sich unter anderem durch eine angepasste Landnutzung erreichen, etwa durch Habitatmanagement, bodenschonenden Maschineneinsatz und durch eine Förderung der Nützlinge.

(2) Werden kommerziell vermehrte Bodentiere als Antagonisten von Schädlingen ausgebracht, setzt dies eine hinreichend genaue Kenntnis ihrer biologischen Eigenschaften und potenziellen ökosystemaren Auswirkungen 'voraus. Diese Eigenschaften müssen in staatlich überwachten Zulassungsverfahren geprüft und gesetzlich festgeschrieben werden. Zertifizierte Zuchten von Bodentieren sind die Voraussetzung für eine erfolgreiche Erforschung biologischer Pflanzenschutzmittel, insbesondere, wenn neu auftretende invasive Schaderreger kontrolliert werden sollen. Der Erhalt und die Pflege von Stammzuchten sind zudem unerlässlich, um eine profunde Ausbildung in der Formenkenntnis des wissenschaftlichen Nachwuchses zu gewährleisten.

Bodentiere als Ökosystem-Ingenieure

Bodentiere haben einen entscheidenden Einfluss auf viele ökologische Prozesse, die im Boden ablaufen. Viele Bodentiere wirken als Ökosystem-Ingenieure, indem sie durch ihre Aktivität wichtige physikalische, chemische oder biologische Bodenprozesse beeinflussen. Am bekanntesten sind die Regenwürmer. Weltweit waren 2008 von ihnen etwa 670 Arten bekannt, in Deutschland sind es 46 (mehr hierzu auf S. 20/ 21). Unter einem Quadratmeter Wiese können - je nach Bodenart und Bewirtschaftungsform -_ zwischen hundert und vierhundert Regenwürmer leben. In Ackerböden konventionell wirtschaftender Betriebe, häufig mit Pflanzenschutzmitteln behandelt und oft gepflügt, findet man allerdings oft nicht einen einzigen. Im Gegensatz dazu leben auf den Äckern ökologisch wirtschaftender Bio-Betriebe pro Quadratmeter mehr als hundert Tiere. Doch Wurm ist nicht gleich Wurm - am Senckenberg Forschungsinstitut in Görlitz wurde eine komplette Auflistung aller Regenwurmarten Deutschlands vorgenommen und dazu 16.000 Datensätze ausgewertet, die in der Datenbank www.edaphobase.com allgemein zugänglich sind. Seit Charles Darwins Buch "The formation of vegetable mould through the action of worms" wurde mit unzähligen Arbeiten gezeigt, dass Regenwürmer die Bildung von Humus, der dunkel gefärbten oberen Bodenschicht, fördern und zu einer optimalen Aggregatstruktur des Bodens beitragen. Ihr positives Wirken in Kürze: Regenwürmer setzen organische Substanz um und tragen damit zur Humusbildung bei. Mit ihrer Losung beeinflussen Regenwürmer die Krümmelstabilität des Bodens, ihre Gänge haben Einfluss auf die Porenstruktur und Infiltration des Bodens. Durch ihre grabende und durchmischende Tätigkeit belüften und befeuchten sie den Boden. Aber auch andere Bodenorganismen werden durch die Aktivität der Regenwürmer gefördert, der Boden wird durch sie stärker belebt.

Stimulierung des Pflanzenwachstums durch die Aktivität von Bodentieren

Um den Einfluss der Regenwürmer auf Humus und Struktur im Oberboden zu verstehen, muss man zwischen darmspezifischen und kotspezifischen Prozessen unterscheiden. Bei der Darmpassage werden die organischen und mineralischen Bestandteile des Nahrungsbreis befeuchtet und gemischt, Bodenaggregate zerstört und Tonminerale aufgelöst. Darüber hinaus wird der Brei mit Enzymen und Schleim angereichert, die von der Darmwand und Kalkdrüsen abgegebenen werden. Diese Prozesse sind notwendig, damit der Regenwurm die organische Substanz im Boden verdauen kann, führen aber auch dazu, dass die Nährstoffverfügbarkeit in frischem Regenwurmkot stark erhöht ist. Dies ist einer der wichtigsten Gründe für die mehrfach nachgewiesene Stimulierung des Pflanzenwachstums durch Regenwürmer. In den abgegebenen Kothäufchen wiederum bilden sich nach einiger Zeit Ton-Humus-Komplexe, welche die mineralische und die organische Substanz in Bodenaggregaten zusammenhalten. Besonders wichtig sind die sogenannten Mikroaggregate mit einem Durchmesser von weniger als 250 Mikrometern. In diesen ist die organische Substanz, die meist den Kern der Mikroaggregate bildet, physikalisch vor einem weiteren Abbau geschützt. Dadurch erst kann der für die Bodenfruchtbarkeit wichtige Dauerhumus entstehen. Zum anderen sind die Mikroaggregate Bestandteile von größeren Bodenaggregaten, welche bei Regenfällen und Trockenheit stabil sind und so das Risiko einer Verschlämmung oder Erosion des Bodens verringern. Immerhin gehen auf nicht von Regenwürmern besiedelten Böden in der EU jährlich bis zu zehn Tonnen Oberboden verloren.

Welche anderen Bodentiere sind auch sehr nützlich?

Neben Regenwürmern beeinflussen auch andere Tiere, beispielsweise Landasseln, die Bodenprozesse. Sie gehören zur Klasse der Höheren Krebse und zählen zu den Primärzersetzern: Mit ihren kräftigen Mundwerkzeugen zerkleinern sie die frisch gefallen; Blattstreu und bereiten sie für den weiteren Abbau durch Bodenkleintiere und Mikroorganismen vor. Sie haben sieben Beinpaare und Kiemen, bekannt sind sie den meisten Menschen aus Kellern und Garagen. Sie sind meist nachtaktiv und haben verschiedene morphologische Einrichtungen zum Verdunstungsschutz. Kellerasseln, Mauerasseln und Rollasseln sind die bei uns heimischen Vertreter. Aber selbst in so extremen Lebensräumen wie den trockenen Halbwüsten von Nordafrika wirken Asseln als Ökosystem-Ingenieure. Die Wüstenassel Hemilepistus reaumuri etwa hat zum Überleben in diesem Ökosystem ein spezielles Sozialverhalten entwickelt. Wüstenasseln bilden monogam zusammenlebende Paare, die zusammen mit ihren nicht geschlechtsreifen Nachkommen einen 40 bis 80 Zentimeter tiefen Gang in den Wüstenboden graben, um dort im heißen Sommer zu überleben. Alle Mitglieder der Familie fressen dabei Bodenmaterial und deponieren es als Kot am Ausgang der Höhle. An Hanglagen werden diese Kotpellets bei Regen fortgeschwemmt, die Dicke des Oberbodens nimmt dadurch ab. In den Senken hingegen lagert sich das erodierte, an organischen Stoffen reiche und damit die Ansiedelung von Pflanzen fördernde Material ab. Die tief in den Boden reichenden Gänge verbessern zudem die Versickerung des Wassers und damit die Wasserversorgung der Pflanzen.

Können Bodentiere auch Probleme bereiten?

Doch nicht überall sind die Leistungen der Ökosystem-Ingenieure positiv. Der ursprünglich im Nordosten Südamerikas beheimatete Regenwurm Pontoscolex corethrurus beispielsweise hat sich weit ausgebreitet und besiedelt als invasive Art nach der Abholzung tropischer Wälder nun die dort für Rinderhaltung und Steakproduktion angelegten Weiden. Viele Arten der ursprünglichen Bodenfauna haben das Nachsehen und verschwinden. Im brasilianischen Zentralamazonien produziert P. corthrurus jährlich bis zu hundert Tonnen Regenwurmkot pro Hektar. Doch im Darm der Würmer werden die Bodenpartikel zerstört und äußerst dicht. Die Regenwurmart trägt deshalb in einem ähnlichen Ausmaß zur Bodenverdichtung bei, wie es von schweren Landmaschinen bekannt ist. Die bis zu fünf Zentimeterdicke und zum Teil sehr feuchte Kotauflage führt darüber hinaus in manchen Weiden zu anaeroben Bodenbedingungen mit einer erhöhten Produktion von Methan, was zum Absterben der Pflanzendecke führt. Im Norden der USA wiederum haben Regenwürmer Waldökosysteme besiedelt, in denen zuvor keine Regenwürmer verbreitet waren. Diese aus Europa und Asien stammenden Arten wurden durch die Fischköderindustrie, durch eingeführte Pflanzen und über Wurmkompostanlagen eingeschleppt. Die Aktivität der Regenwürmer bewirkte, dass die Blattstreu der Wälder nun schneller als zuvor abgebaut und die Struktur der oberen Bodenschicht erheblich verändert wurde. Nach einer anfänglichen Stimulierung verringerten sich dadurch sowohl die mikrobielle Biomasse in den Oberböden als auch die Vielfalt und Anzahl der einheimischen Milben und Spring-Schwänze. Der Oberboden verlor schließlich seine Eignung als Saatbeet für diverse Waldkräuter. Teilweise sank die Anzahl der Waldbodenpflanzenarten um 20 bis 25 Prozent. Während man im Ausland erst vor wenigen Jahren auf die negativen Auswirkungen invasiver Bodentiere auf Ökosysteme aufmerksam geworden ist, ist den Bodenzoologen in der Schweiz dieses Phänomen schon seit über 50 Jahren bekannt. So wurde und wird in der Ostschweiz auf vereinzelten Weiden und Wiesen eine erhöhte Produktion von Regenwurmkot beobachtet. Dies bereitet vor allem im Herbst Probleme, weil bei einem späten Schnitt das Gras verschmutzt ist und geneigte Lagen wegen der Ausrutschgefahr für das Vieh nicht mehr abgeweidet werden können. Schuld daran ist der vom Menschen aus dem schweizerischen Mittelland eingeschleppte Regenwurm Aporrectodea nocturna. In seiner Heimatregion bereitet er wegen der dortigen topographischen und klimatischen Bedingungen allerdings keinerlei Probleme.

Gezielte Nutzung von Bodentieren

Die Eigenschaften von Bodentieren können auch gezielt zur Verbesserung von Ökosystemen und zu deren nachhaltiger Nutzung eingesetzt werden. In Westafrika etwa hat der Anteil von Böden ohne Pflanzenbewuchs mit einer gestörten Struktur und einer wasserundurchlässigen Oberfläche zugenommen. Die Gründe sind eine Kombination von klimatischen Bedingungen, Überweidung und Tritt durch die Rinder. Die dortigen Bauern versuchen nun, solche Böden zu verbessern, indem sie die Aktivität der im Boden dominierenden Termiten durch Auflagen von Mulch aus Stroh und holzigem Material stimulieren. Diese Termitenarten graben bei der Suche nach Nahrung unterirdische Gänge, die an die Bodenoberfläche münden, bedecken das organische Material an der Bodenoberfläche zu ihrem Schutz mit einer Schicht von Erde und bilden im Bodeninneren neue Bodenkrümel. In der Folge kann das Regenwasser leichter in den Boden eindringen, die Erosion wird vermindert und der Abbau des toten organischen Materials stimuliert. Zudem verbessert sich die Struktur des Bodens, Pflanzen können sich wieder ansiedeln. Studien in Burkina Faso zeigten, dass durch die Aktivität der Termiten - vor allem der Spezies Odontotermes smeathmani - eine Verbesserung der Bodenqualität und das Wachstum einer neuen Vegetation innerhalb weniger Monate möglich sind. Auch beim Anbau von Tee in Indien nutzt man die positiven Auswirkungen von Bodentieren. In vielen Plantagen ist durch den jahrzehntelangen Anbau die Fruchtbarkeit der Böden beträchtlich gesunken. Durch eine neue Methode, an deren Entwicklung das Institut de Recherche pour le Développement in Bondy in Frankreich, die Universität Sambalpur in Orissa, Indien, und ein privater Betreiber von Teeplantagen beteiligt waren, wird in solchen Plantagen die Bodenfruchtbarkeit wieder verbessert und die Produktivität der Teepflanzen erhöht. Das Prinzip der "Fertilisation Bio-Organique dans les Plantations Arborées" (FBO) besteht darin, in den Plantagen zwischen den Teepflanzen 180 Zentimeter lange, 30 Zentimeter breite und 45 Zentimeter tiefe Gräben zu ziehen, mit Kompost zu füllen und dann speziell für diesen Zweck gezüchtete Regenwürmer in sie einzusetzen. Für das Funktionieren der Methode ist es wichtig, die Qualität des Komposts zu kontrollieren und Regenwürmer mit unterschiedlichen ökologischen Strategien zu züchten. Die Ergebnisse der ersten Pilotversuche sind ermutigend, gegenüber dem konventionellen-Anbau werden höhere Erträge und Gewinne erzielt.

Ausblick

Die Leistungen der Bodentiere als Ökosystem-Ingenieure sind Dienstleistungen für die Menschen. Sie helfen uns, Ökosysteme nachhaltig zu nutzen. Der Wert dieser Dienstleistungen wird meist verkannt und ist auch nicht direkt zu erfassen. Oft werden wir uns ihrer Bedeutung erst bewusst, wenn sie nicht mehr automatisch erbracht werden. Wenn Erträge abnehmen oder die Qualität der Produkte nicht mehr stimmt. Im Kontext einer nachhaltigen Landnutzung und Erhaltung der natürlichen Ökosysteme ist es daher wichtig, die Zusammenhänge zwischen der Biologie und der Wirkung der Bodentiere gut zu verstehen. Nur mit diesem Wissen können für die Bewirtschaftung der Böden und die Erhaltung natürlicher Ökosysteme die richtigen Wege beschritten werden. Eine vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) im November 2015 durchgeführte Tagung mit dem Titel "Mikroorganismen und Wirbellose - entscheidende Dienstleister für Landwirtschaft und Ernährung" zeigte, dass die Bewahrung der biologische Vielfalt im Boden für die pedogenen Stoffumsetzungen, den Wasserkreislauf, Erosionsschutz, Klimaregulation, Regulation von Kulturschädlingen und Pflanzenproduktion immens wichtig ist.


Werner Kratz - 2. Vorsitzender des NABU Brandenburg Privatdozent für Ökologie, Zoologie, Entomologie, Bodenzoologie und Ökotoxikologie


Bildunterschriften der im Schattenblick nicht veröffentlichten Abbildungen der Originalpublikation:

- Bodenschonend wird hier unerwünschtes Beikraut mit der Hacke entfernt.

- Von Nematoden abgetötete Larve des Dickmaulrüsslers. Wenn der Käfer in großer Zahl vorkommt, kann er Schaden anrichten. Zum Pflanzenschutz können Nematoden der Art Heterorhabditis bacteriophora eingesetzt werden. Die Art ist bei uns heimisch, kommt allerdings von selbst nicht in ausreichend hoher Konzentration vor. Die Ausbringung wird daher zwei- bis dreimal wiederholt, jeweils einmal in den darauffolgenden Jahren.

- Diese Verpackung enthält zwar die Florfliege Chrysoperla carnea, doch in gleicher Art und Weise wird auch die bodenlebende Raubmilbe Hypoaspis miles an die Kundschaft versandt. im Inneren der Verpackung befindet sich dann ein erdähnliches Substrat mit Raubmilben und Futtermilben, das auf dem Boden ausgestreut wird.

- Losungshäufchen von Regenwürmern. Der Gemeine Regenwurm Lumbricus terrestris erschafft stabile Makroporen von bedeutender Größe im Boden.

- Im Ökolandbau wird auf den Einsatz von Pestiziden verzichtet. BLE, Bonn

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Quelle:
naturmagazin, 30. Jahrgang - Nr. 1, Februar bis April 2016, S. 6 - 11
Herausgeber: Naturschutzzentrum Ökowerk Berlin
Naturschutzbund Deutschland (NABU) e.V., Landesverband Brandenburg
Naturschutzfonds Brandenburg/Naturwacht
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Redaktion: Natur & Text GmbH
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veröffentlicht im Schattenblick zum 9. März 2016

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