Bodentier-Gemeinschaften als Partner landwirtschaftlicher Bodennutzung

Im Biodiversitätspool landwirtschaftlicher Nutzflächen haben Bodentiere mit ihren ökologischen Dienstleistungen einen entscheidenden Anteil an den Selbstregelungsmechanismen im Boden. Das Zusammenspiel aus Leistungen der Bodentiere und landwirtschaftlichem Management stärkt Bodenfruchtbarkeit und gibt Ertragssicherheit.

Boden-Biodiversität und Bodenfruchtbarkeit sind eng verzahnt

Bodentiere weisen eine große strukturelle Vielfalt mit einer großen Anzahl an Arten auf, die in unterschiedlicher Weise die Prozessabläufe in Böden steuern. Deswegen charakterisiert Bodentiere auch eine große funktionelle Vielfalt, die unterschiedliche ökologische Dienstleistungen ermöglicht. Häufigkeit und Vielfalt der Bodentiere hängen eng mit der Art der Bodennutzung zusammen. Landwirtschaftliche Maßnahmen üben einen großen Einfluss auf die strukturelle und funktionelle Vielfalt der Bodentiere aus. Intensität und Zeitpunkt der Managementmaßnahmen sowie standörtliche Bodenbeschaffenheit und regionale klimatische Bedingungen entscheiden über Häufigkeit und Vielfalt der Bodentiere. Bodenschonendes nachhaltiges Management kann die Vielfalt der Bodentiere und gleichzeitig ihre ökologischen Dienstleistungen fördern.

Bodentiere zeigen breites Leistungsspektrum

Entsprechend ihrer Rolle im Prozessgeschehen des Bodens lassen sich Bodentiere in unterschiedliche funktionelle Gruppen einteilen. Ein heute allgemein verbreitetes System unterscheidet in die vorwiegend chemisch wirkende Gruppe der chemical engineers, die biologisch regulierende Gruppe der biological regulators und die physikalisch agierende Gruppe der ecosystem engineers (Tabelle 1). Auf der Ebene einzelner Taxa (z.B. Nematoden, Collembolen) können spezielle Einteilungssysteme gebräuchlich sein; oder ein Taxon kann gleichzeitig in jeder der drei Gruppen vertreten sein (z.B. Regenwürmer).

Tab. 1: Zuordnung der Bodentiere zu funktionellen Gruppen, ökologischen Prozessen, die sie steuern, und ökologischen Dienstleistungen, die sie dadurch erbringen (Quelle: nach Turbé et al. 2010)

Funktionelle GruppenÖkologische ProzesseÖkologische Dienstleistungen
Chemical engineersAbbau toter organischer Substanz
Abbau von Schadstoffen
Steuerung der Nährstoffkreisläufe
Förderung der Bodengesundheit
Biological regulatorsFraß mikrobieller Schaderreger
Transport von Pflanzensamen
Unterdrückung von Pathogenen
Verbreitung von Pflanzen
Ecosystem engineersBioturbation und Aggregatbildung
Infiltration und Wasserspeicherung
Ventilation und Gasaustausch
Verbesserung der Bodenstruktur
Steigerung des Wasserangebots
Regulation des Mikroklimas

Bodentiere steuern eine Vielzahl ökologischer Prozesse, denen sich direkt ökologische Dienstleistungen in genutzten Böden zuordnen lassen (Beispiele in Tabelle 1). Das Ausmaß ihrer Leistungen beruht neben der Intensität der Bodennutzung auf komplexen Wechselwirkungen untereinander, mit Bodenmikroorganismen, mit den Kulturpflanzen (Wurzelraum, Bestandsabfall) und mit den standörtlichen Bodenbedingungen (insbesondere Korngrößenverteilung, Lagerungsdichte, organischer Gehalt, pH-Wert, Feuchtebedingungen).

Schnitt durch den Boden mit einem großen Tauwurm Der Große Tauwurm
Der Große Tauwurm (Lumbricus terrestris) zersetzt Bestandsabfall und produziert neue Makroporen sowie Bodenaggregate © Thünen-Institut

Die funktionelle Vielfalt der Bodentiere erbringt ökologische Dienstleistungen, die Bodenfruchtbarkeit verbessern, Bodenbildung fördern und Transportprozesse steuern. Bodentiere haben wesentlichen Anteil am Abbau toter organischer Substanz (Ernterückstände, Bestandsabfall) und lenken dadurch Nährstoffkreisläufe. Sie mindern den Befallsdruck bodenbürtiger Schaderreger und tragen zum Abbau von Toxinen bei. Damit leisten sie einen wesentlichen Beitrag für die Bodengesundheit. Pflanzensamen, die den Darm unverdaut passieren, können kleinräumig verbreitet werden. Selbstgrabende Bodentiere, wie z.B. Regenwürmer und ihre kleineren Verwandten die Enchytraeiden, unterstützen Regenerationsprozesse (schad-) verdichteter Böden durch das Anlegen neuer Porensysteme und die Bildung neuer Bodenaggregate, was zu einer Verbesserung der Bodenstruktur führt. Diese Beispiele dokumentieren ein großes Leistungsspektrum, das Fruchtbarkeit und Produktivität landwirtschaftlich genutzter Böden zu gewährleisten und zu steigern hilft.

Der hohe Spezialisierungsgrad freilebender Boden-Nematoden ermöglicht eine Klassifizierung in sechs Ernährungstypen, die durch ihre Wechselwirkungen bereits komplette Nahrungsnetze abbilden. Ein bewährter Indikator ist der sogenannte „nematode channel ratio“ (NCR), der auf dem Verhältnis von bakterienfressenden und pilzfressenden Nematoden beruht und einen Wertebereich zwischen 0 und 1 abdeckt. Verschiebt sich der NCR in Richtung 0, weist dies auf einen schnelleren bakteriengesteuerten Umsatz organischer Substanz hin. NCR-Werte nahe 1 zeigen einen langsameren pilzgesteuerten Umsatz an.

Biogene Bodenporen erfüllen vielfältige Funktionen

Gangsysteme der Regenwürmer sind ein wichtiges biogenes Strukturelement im Boden. Sie erfüllen eine Reihe von Funktionen, die in primäre und sekundäre Funktionen eingeteilt werden können (Tabelle 2). Für den Regenwurm, der sein Gangsystem selbst geschaffen hat, erfüllt es primäre Funktionen als Lebensraum, Schutzzone und Rückzugsort mit im Vergleich zum oberirdischen Lebensraum relativ geringfügig schwankenden Umweltbedingungen. Aus der Perspektive aller anderen Organismen einschließlich des den Boden bewirtschaftenden Menschen erfüllen Gangsysteme der Regenwürmer sekundäre Funktionen. Diese lassen sich grob in unterschiedliche Transport- und Speicherfunktionen sowie Lebensraumfunktionen für andere Bodenorganismen und Pflanzenwurzeln summieren.

Tab. 2: Primäre und sekundäre Funktionen der Gangsysteme von Regenwürmern (Quelle: S. Schrader)

Primäre FunktionenSekundäre Funktionen
  • Lebensraum der Regenwürmer
  • Schutz vor Feinden
  • Schutz vor UV-Strahlung
  • Ort der Reproduktion und Entwicklung
  • Gastransport, Durchlüftung
  • Wassertransport, Infiltration
  • Transport gelöster Stoffe
  • Reduktion von Oberflächenabfluss und Erosion
  • Verbesserung der Durchwurzelbarkeit
  • Verbesserung der Nährstoffverfügbarkeit
  • Habitat für andere Bodenorganismen

Bodentiere dienen als Bioindikatoren

Die Vielfalt der Arten und ihrer funktionellen Gruppen sowie ihre meist lebenslange Exposition im Boden bei geringer Mobilität qualifizieren Bodentiere allgemein als besonders geeignete Bioindikatoren für Umweltveränderungen. Dieses gilt zum Beispiel für die Beurteilung der Bodenfruchtbarkeit. Bodenbiologische Parameter können der Beschreibung der aktuellen Bodenfruchtbarkeit dienen, zur Überwachung von Veränderungen in einem Langzeit-Monitoring beitragen sowie zur Ableitung von Prognosen für zukünftige Entwicklungen der Bodenfruchtbarkeit herangezogen werden.

Aktuelle Aktivitäten

Portraitfoto Prof. Dr. Stefan Schrader
Prof. Dr. Stefan Schrader © Thünen-Institut

In dem BiodivErsA-Verbundvorhaben SoilMan, an dem insgesamt sechs EU-Mitgliedsstaaten beteiligt sind, erfasst, quantifiziert und bewertet das Thünen-Institut für Biodiversität ökologische Dienstleistungen durch die Vielfalt von Bodentieren in der Landwirtschaft.

Ein Beitrag von Prof. Dr. Stefan Schrader, Thünen-Institut für Biodiversität, Braunschweig.

Erschienen am im Format Artikel

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