PP_Bodenbiologie_Protokoll_Milben_spezialt

Projektpraktikum Bodenbiologie
Wintersemester 2010
ZEMANN Lydia
KORAK Kai
HADZIMURATOVIC Damir
FREI Mark
0204980
0401530
0649307
0126590
Einleitung
Der Boden ist ein komplexes dynamisches Ökosystem, das sich ständig verändert. Er besteht
aus Lücken mit Wasser, Luft und Schleimen. Seine Lückenraumsysteme bilden
Kompartimente, die sich ständig ändern. Der Boden besteht zu 93 % aus Mineralsubstanz
und zu 7 % aus organischer Substanz. Von diesen 7 % wiederum sind 85 % tote organische
Substanz und nur 10 % Pflanzenwurzeln und 5 % Edaphon (Gesamtheit der im Boden
lebenden Organismen).
Im Projektpraktikum Bodenbiologie wurden 3 verschiedene Standorte – Bachau, Hang und
Plateau im Michaelerwald (Wien) ausgewählt und untersucht ob sich diese 3 verschiedenen
Standorte chemisch, physikalisch oder in Bezug auf ihre Bodentiergemeinschaften
unterscheiden. Es wurde überprüpft ob sich auch schon auf so einem eher kleinen
Untersuchungsareal Unterschiede aufzeigen lassen. Die bodenphysikalischen und
(bio)chemischen Eigenschaften der Böden wurden dazu analysiert sowie die Taxonomie,
Ökologie, Extraktions- und Präparations-methoden an Nematoden, Collembolen, Dipterenund Käferlarven und Milben erarbeitet. Es wurde untersucht ob sich die Abundanzen dieser
Bodentiergruppen an den drei Standorten Bachau, Hang und Plateau unterscheiden und
welche Faktoren dabei eine Rolle spielen.
Abiotische und biotische Faktoren wirken im Ökosystem Boden zusammen. Abiotische
Faktoren sind Porenvolumen, Feuchte, Temperatur, Luft, pH-Wert, und Salinität. Bei den
biotischen Faktoren spielen intraspezifische und interspezifische Konkurrenz, Feinde,
Symbionten, Parasiten und Nahrung eine Rolle.
Der Boden im Michaelerwald besteht aus Sandsteinen. Es handelt sich um schwere Böden
mit Braunerde. Man findet hier viele Eschen, Eichen, Linden, und die Buche als Charakterart.
Es gibt einen Zusammenhang zwischen dem Gelände und dem Boden. Unten im Tal sammelt
sich die Streu und somit viel Humus an. Der pH Wert ist unten höher als oben auf dem Hang
und dem Plateau. Die Humusauflage setzt sich aus allem was frisch auf die Oberfläche fällt
zusammen. Darunter befindet sich die Mineralschicht des Bodens.
Den Boden kann man in Schichten unterteilen:
Ganz oben ist die sog. L-Schichte, die aus einer Streuauflage mit unzersetztem Material
besteht. Darunter ist die Auflage schon ein bisschen zersetzt, welche als F-Schichte
bezeichnet wird. Unter dieser findet man die schwarz gefärbte Mineralschichte, die nur aus
totem Material besteht. Die dunkle Farbe des Bodens kommt durch die Humusstoffe
zustande (= Huminsäuren).
Der Boden besteht aus verschiedenen Horizonten: 1


1
A - Horizont: durch Humusstoffe dunkel gefärbter, oberster Mineralbodenhorizont
E - Horizont: durch Lessivierung, Podsolierung oder Feuchtbleichung fahlgefärbter
Horizont (Eluvialhorizont), ohne sichtbaren Humusgehalt
Einteilung nach VO “Bodenkunde für Ökologen” von Dr. Ernst Leitgeb





B - Horizont: durch Eisenoxide gefärbter Verwitterungshorizont oder
Anreicherungshorizont
C - Horizont: Material, locker oder fest, aus dem der Boden entstanden ist oder
Bodenunterlage (Cu)
G - Horizont: durch Grundwasser geprägter Horizont
P - Horizont: Stauzone von Pseudogleyen, fahl, Punktkonkretionen, durch Tagwasser
geprägt
S - Horizont: Staukörper eines Pseudogley, meist massig - dichte Struktur
(Zwischen diesen einzelnen Horizontstufen gibt es weitere Abstufungen)
Beim Michaelerwald war der A-Horizont schön krümelig – es handelt sich um einen biogenen
A-Horizont. D .h. es besteht ein enges C : N Verhältnis. Die heruntergefallenen Blätter
werden rasch wieder dem Kreislauf zugeführt (man konnte hier den Unterschied des
Michaelerwalds zu Nadelwäldern erkennen, bei denen es einen langsamen Umsatz gibt und
somit einen infiltrierten A-Horizont).
Die 3 Standorte Bachau, Hang und Plateau:



Bachau : Die Au ist feucht und wesentlich humus- und nährstoff reicher als die
Standorte Plateau und Hang. Hoher Gehalt an Kationen durch Einwaschung vom
Hang. Der pH Wert ist eher basisch.
Hang: Dieser Standort zeichnet sich dadurch aus, dass der Humus gering ist
(Moderhumus), weil er ständing abgeschwemmt und abgeweht (Erosion) wird und ist
dadurch auch Nährstoff ärmer als die anderen Standorte. Der Boden ist trocken und
es herrscht ein mächtiger grobskelettiger BV-Horizont vor, mit hohem
Pilzvorkommen. Der pH Wert des Bodens ist hier saurer . Ein weiteres Kennzeichen
ist der Eichenwald.
Plateau: Dieser Standort ist windexponierter, trockener und mit relativ saurem pH.
Weiters ist der Boden kationenreicher als der Hang. Charakteristisch für den PlateauStandort ist der Sandstein und der Buchenwald.
Material und Methoden

zoologischer Teil
Für die Lebewesen im Boden werden Bohrkerne mit einem Stechkolben in „SternschrittForm“ entnommen. Dies wird an jedem Standort (Bachau, Hang und Plateau) drei mal an
leicht versetzten Stellen gemacht. Wobei bei der Nematoden Probenentnahme die
Streuschicht nicht mitgenommen wird. Bei den Dipteren- und Käferlarven wird nur die
Streuschicht verwendet, die mit einem 25 cm „Sammelquadrat“ gekennzeichnet wird.
Mit Hilfe der Berlese-Tullgren Apparatur werden die einzelnen Lebewesen aus den
Bodenproben extrahiert. Hierfür wird der Boden auf ein feines Gitter geleert und durch eine
Lampe direkt darüber, werden die Tiere nach unten getrieben um der Wärme zu entgehen.
Dabei fallen sie durch einen Glastrichter in ein Becherglas mit Alkohol, in dem sie sterben.
Die Nematoden werden mit Hilfe des Baermann Trichters extrahiert und danach nach der
Seinhorst Methode2 in mehreren Schritten auf ein Urglas mit Glyzerin überführt. Pro Probe
werden 25 g Erde eingewogen.
Im Labor werden die Organismen mit Hilfe eines Binokulars gezählt, sortiert und bestimmt.

Infrarotgasanalysator (IRGA)
Die Bodenatmung kann als Maß für die Belebtheit von Böden herangezogen werden, da sie
im Verhältnis zur atmenden Biomasse (Anderson & Domsch, 1978) steht.
Wird dem Boden ein Substrat zugesetzt (z.B. Glucose), kann die derart zusätzlich stimulierte
CO2-Freisetzung des Bodens als sg. Substrat stimulierte Bodenatmung (SIR), die mit der
maximal möglichen Aktivität lebender mikrobieller Biomasse zusammenhängt, gemessen
werden.
Zur Bestimmung der Basalrespiration (BR), das ist die Grundrespiration des Bodens, werden
30 g feuchter Boden (Feuchtigkeit sollte zw. 30% -70% liegen) in ein Probengefäß gegeben
und mit CO2 freier Luft versetzt. Je nach Konzentration der im Boden und Pilzen
gespeicherten CO2 Menge, wird unterschiedlich viel IR absorbiert. Dies wird durch einen
Detektor erfasst und in ppm CO2 ausgegeben.
Das gleiche Prinzip wird bei der SIR angewendet, wobei hier den Bodenproben noch Glucose
(0,2 % des Frischgewichts) zugesetzt wird.

Gaschromatographie
Die Gaschromatographie wird zur Bestimmung der Zucker im Boden verwendet. Die
verschiedenen Arten von Zucker im Boden entstehen durch unterschiedlichste Vorgänge wie
zum Beispiel durch den Abbau von Zellulose, wobei Gluccose und Xylose entstehen.
Um dem Zucker im Boden festzustellen wird aus jenem ein Derivat mit Hilfe von
Säulenchromatographie hergestellt. In einem Gaschromatographen wird dann das Derivat
verdampft und die verschiedenen verdampften Stoffe bewegen sich in einer mobilen Phase,
entlang einer stationären Phase. Sie bewegen sich unterschiedlich schnell bis zum Ende der
Säule wo sie dann zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihres Austrittszeitpunktes von einem
Detektor gemessen werden. Neben den Zuckern werden dabei in der Gaschromatographie
noch andere Stoffe wie zum Beispiel Aminosäuren festgestellt.
2
http://plpnemweb.ucdavis.edu/nemaplex/Methods/Permanen.html

Trockengewicht
Es werden 2 g Frischgewicht in je ein Schälchen gegeben und abgewogen, dann bei 60° 80°C getrocknet. Anschließend wird die getrocknete Erde wieder gewogen. Das Ergebnis
wird in Prozent Trockengewicht zu Frischgewicht angegeben. Woraus man auch auf die
Bodenfeuchte in Prozent schließen kann.

Aggregatstabilität (SAS)
Zur Bestimmung der Boden-Aggregatstabilität nach der Methode von Murer et al. (1993).
Feste Bodenaggregate bestehen aus Polysaccaridpolymere vernetzt mit anorganischen
Teilen, wobei die Stoffwechselprodukte von Bodenlebewesen als Kittsubstanz dient. Eine
hohe Aggregatstabilität bedeutet, dass sich die Bodenaggregate bei Spannungs- und
Strukturveränderungen, wie auch durch Wasser nicht so leicht zerstören lassen. Weiters
bedeutet eine hohe Anzahl an stabilen Aggregaten, eine höhere Nährstoff-Haltekapazität
des Bodens.
Hierfür werden 6 g Boden (Frischsubstanz) in einer Siebtauchapparatur 5 min in dest. Wasser
mit einer Frequenz von 42 Hüben pro Minute auf- und abbewegt. Dabei lösen sich nicht
stabile Aggregate aus der Probe. Anschließend wird die Probe getrocknet und durch die
Differenz zur frischen Probe, kann der prozentuelle Anteil der stabilen Aggregate festgestellt
werden.

pH-Wert und Kationenkonzentration :
Laut der Vorlesung “Bodenkunde” an der Technischen Universität München3 sind der pHWert und die Kationenaustauschkapazität wichtige Parameter. Der Boden hat die Fähigkeit
als Ionenaustauscher zu fungieren. So wird die Versorgung der Pflanzen mit Nährstoffen
sichergestellt und die Auswaschung der Ionen aus dem Boden verhindert. Unter der
Austauschkapazität eines Bodens versteht man die maximal sorbierbare Ionenmenge.
Aufgrund der Ladungsverhältnisse ist die Kationenaustauschkapazität (KAK) weit
bedeutender als die Anionenaustauschkapazität.
Es wird die Differenz (delta pH) aus den Messreihen (mit dest. Wasser und 0,1 N KCL) der pHWerte gebildet, wobei die Messung mit dest. Wasser 2x durchgeführt wird. Aus delta pH
wird die Kationenkonzentration in 1g Boden ausgerechnet.

Physikal. Untersuchungen:
Auf dem Institut für Waldökologie und Boden werden verschiedene bodenphysikalische und
chemische Methoden demonstriert wie das Bestimmen der Zusammensetzung des Bodens
aus Schluff, Lehm und Ton und weiters werden die Nährelemente und Schwermetalle des
3
http://www.wzw.tum.de/bk/pdfs/vorlesungen/bk1_ws/kation.pdf
Bodens bestimmt. Schwermetalle und vor allem Nährelemente kommen im Boden in
verschiedensten Formen vor. Sie werden dort von Organismen aufgenommen und dann von
ihnen weiter verarbeitet und in eine brauchbare Form umgewandelt.
Das Institut für Waldökologie und Boden hat mit Hilfe von optischer Emissionsspektrometrie
(mit induktiv gekoppeltem Plasma), kurz ICP-OES, die Werte für die einzelnen, wichtigen
Nährelemente und Schwermetalle im Boden und der Auflage bestimmt.
Ergebnisse

zoologischer Teil
Abundanz
Tiersummen (Teil 1)
360000
340000
320000
300000
280000
260000
240000
220000
200000
180000
160000
140000
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
Milben
Collembolen
Nematoden
Au
Hang
Plateau
Standort
Abb. 1: Abundanz-Mittelwert der Standorte Au, Hang Plateau für die Tiergruppen Milben, Collembolen und den
Nematoden. Zusätzlich wird ein Standardfehler-Balken angezeigt.
Tiersummen (Teil 2)
200
Abundanz
150
100
Käferlarven
50
Dipterenlarven
0
-50
Au
Hang
Plateau
Standort
Abb. 2: Abundanz-Mittelwert der Standorte Au, Hang Plateau für die Tiergruppen Käfer- und Dipterenlarven. Zusätzlich
wird ein Standardfehler-Balken angezeigt.
Die vorherrschende Bodentiergruppe sind die Nematoden, gefolgt von Milben, Collembolen.
Weitaus weniger - Dipterenlarven und Käferlarven. Die Nematoden sind am Au-Standort am
häufigsten und am Plateau am wenigsten. Die Milben,Collembole, Dipteren-und Käferlarven
kommen am häufigsten am Plateau vor. In der Au findet man die wenigsten Bodentiere,
ausser bei den Nematoden.

pH-Wert
Standorte
KCL2
dH2O
Δ pH
Δ%
Ionenkonzentr. Δ pH [mmol/ml]
mmol/g Boden
Au 1
5,88
6,58
0,70
11,90
0,20
0,60
Au 2
6,47
6,83
0,36
5,56
0,44
1,31
Au 3
6,24
7,09
0,85
13,62
0,14
0,42
Hang 1
3,40
4,87
1,47
43,24
0,03
0,10
Hang 2
4,22
5,58
1,36
32,23
0,04
0,13
Hang 3
3,57
5,13
1,56
43,70
0,03
0,08
Plateau 1
4,01
5,25
1,24
30,92
0,06
0,17
Plateau 2
4,82
5,69
0,87
18,05
0,13
0,40
Plateau 3
4,88
5,83
0,95
19,47
0,11
0,34
Standardfehler
0,27
0,01
0,07
Tabelle 1: Zusammenfassung aller pH-Werte und daraus resultierende Ionenkonzentration pro Gramm Boden. Zusätzlich
zeigt der Standardfehler die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.
Kationenkonzentration
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
A
H
P
mmol/g
Boden
Abb. 3: Diese Graphik zeigt die mmol Kationenkonzentration pro Gramm Boden für jeden der drei Standorte (A = Au, H =
Hang, P = Plateau).
Die Kationenkonzentration ist am Au-Standort am grössten, nämlich mehr als doppelt so viel
wie am Plateau, am geringsten ist die Kationenkonz. am Hang.
Standort
P
H
delta pH
dH2O
KCL2
A
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
pH- Werte
Abb. 4 : Vergleich des aktuellen (dH2O) und potentiellen pH – Wertes (KCL2). Die Differenz stellt delta pH dar, welche die
Nährstoffkapazität wiederspiegelt.
Die pH-Werte von Hang und Plateau sind eher im saueren Bereich, während die Au im leicht
basischen Bereich liegt. Die Unterschiede sind nicht sehr markant. Der delta pH ist am Hang
am grössten.

Aggregatstabilität (SAS) & Trockengewicht
TG % FG
Prozent
80
70
60
TG % FG
50
A
H
P
Standort
Abb. 5 : Anteil des Trockengewichts (TG) in Prozent am Frischgewicht (FG).
Die Trockengewichtsangabe in Prozent spiegelt zugleich die stabilen Aggregate wieder.

Infrarotgasanalysator (IRGA)
Basalrespiration
300
ppM CO2
250
200
A1
150
A2
100
H1
50
H2
0
-50
P1
0
100
200
300
P2
-100
Zeit (min)
Abb. 6: Basalrespiration (BR) des Bodens.
Basalrespiration
Standort
P
H
BR
A
0
20
40
60
mg CO2 kg-1 h-1
Abb. 7: Umrechung der ppM CO2 in mg CO2 pro kg, h für jeden Standort, wobei für die einzelnen Proben pro Standort der
Mittelwert genommen wird.
Die BR ist in der Au am höchsten und am Plateau am niedrigsten.
Substratinduzierte Respiration
800
A1
ppM CO2
600
A2
400
H1
200
H2
0
P1
0
100
200
300
P2
-200
Zeit (min)
Abb. 8: Substratinduzierte Respiration (SIR) durch Zugabe von Glucose.
Standort
SIR
P
SIR
H
A
0
50
100
mg CO2
kg-1
150
200
h-1
Abb. 9: Umrechung der ppM CO2 in mg CO2 pro kg, h für jeden Standort, wobei für die einzelnen Proben pro Standort der
Mittelwert genommen wird.
Die SIR ist ebenfalls in der Au am grössten und am Plateau am niedrigsten.
Umrechnung :
𝑥=
f×c
𝑤
× 1,96
𝒙 : (ml CO2 / kg FW * h) * Umrechnungsfaktor 1,96 = mg CO2 kg-1 h-1
f : Durchflußrate, hier 6 L / h
c : CO2 Konzentration in mg / L
w : Einwaage in g

Gaschromatographie (GC)
30
25
20
Xylose
Galactose
15
Fructose
Glucose
Saccharose
10
5
0
A
H
P
Abb. 10: Analyse, der gefundenen Zucker an den drei Standorten Au, Hang und Plateau.
Saccharose ist an allen drei Standorten der häufigste Zucker, gefolgt von Xylose. In der Au ist
Glukose der zweithäufigste Zucker. Galaktose ist überall in geringen Mengen vorhanden.

Nährelemente und Schwermetalle
Nährelemente Boden
60
50
K
Ca
Mg
Fe
Al
g*kg-1
40
30
20
10
0
A
H
P
Abb. 11: Auflistung der am häufigsten vorkommenden Nährelemente.
Wie in den meisten Systemen ist Phosphor in sehr geringen Mengen vorhanden (oft
Schlüsselelement). Calcium kommt in der Au in einem sehr großen Maß vor, im Hang und
Plataeu ist es sehr gering vorhanden. Wobei Eisen und Aluminium in allen 3 Standorten sehr
häufig in größeren Mengen zu finden ist.
Schwermetalle Boden
140
120
Cu
Zn
Co
mg*kg-1
100
80
Cr
Ni
Pb
As
V
60
40
20
0
A
H
P
Abb. 12: Auflistung der am häufigsten vorkommenden Schwermetalle im Boden. Ohne dem Schwermetall Mangan.
Schwermetalle Boden
2500
mg*kg-1
2000
1500
Mn
1000
500
0
A
H
P
Abb. 13: Einzelauflistung des Schwermetalls Mangan.
Mangan ist bei jedem Standort das weit dominierende Metall mit ca. der 10-fachen Menge
mehr an mg / kg als das 2. häufigste Schwermetall Zink, das ebenfalls an allen Standorten gut
vertreten ist. Cobalt und Arsen sind in geringen Mengen vorhanden.
Diskussion
pH-Wert :
In der Au ist der pH-Wert am basischsten – verglichen mit den anderen beiden Standorten.
Das ist nicht verwunderlich, wie man an den gefunden Kationen sehen kann. Während saure
Kationen wie Aluminium, Eisen und Wasserstoffionen hier (fast) nicht vorhanden sind,
kommen basische Ionen wie Calzium und Kalium in weitaus grösseren Mengen in der Au
vor, als auf den saureren Standorten Hang und Plateau.
Der delta pH-Wert (Differenz zwischem aktuellen und potentiellem pH-Wert) ist am Hang am
grössten. Das bedeutet, dass der Hang am ehersten dazu fähig ist, noch Nährstoffe
aufzunehmen, wenn welche ins System kommen. Als Erklärung hierzu kann man sagen, dass
es am Hang eine stärkere Auswaschung gibt.
Bodentiergruppen:
Zu den Unterschieden was die Abundanz betrifft – nämlich, dass die Nematoden viel
häufiger als die restlichen Tiergruppen gefunden wurden – ist zu sagen, dass dieses Ergebnis
den Erwartungen entspricht. Nach den Protozoen sind die Nematoden mit ca. 10-1000
Individuen pro Gramm Boden die häufigsten Bodentiere (Gisi, U., 1997. Bodenökologie.
Thieme, New York).
Sonst hätte man erwartet, dass alle Tiergruppen die Au bevorzugen würden, da sie am
nährstoffreichsten sein sollte. Dies war bei dieser Untersuchung nicht der Fall. Nur die
Nematoden hatten die grösste Abundanz in der Au, da sie eher „toleranter“ gegenüber
Nässe und Überschwemmungen sind.
Bodenfeuchte war einer der Gründe warum erwartet wurde, dass eine hohe BodentierAbundanz in der “feuchten” Au vorherrschen würde. Den Ergebnissen zufolge ist aber die
höchste Bodenfeuchte am Hang gemessen worden. In der Au war es (wenn auch nicht
signifikant) weniger feucht als am Hang und Plateau. Das Plateau lag zwischen den anderen
beiden Standorten. Collembolen brauchen eine hohe Feuchtigkeit und daher waren sie auch
am Hang und Plateau am häufigsten.
Wie die Collembolen brauchen auch die Milben hohe Feuchtigkeit um sich zu entwickeln und
generell zu existieren. Die Ergebnisse wiederspiegeln diese „vorlieben“ der Milben. Milben
ernähren sich zum Teil von Nematoden. Laut den Ergebnissen könnte man eine negative
Korrelation der Milben zu den Nematoden vermuten, genauer gesagt kommen Milben in
hoher Abundanz dort vor (Plateau) wo die Nematodenzahl niedrig ist. Aber ob die
Nematoden in ihrer Zahl am Plateau nur geringer sind wegen ihrer natürlichen Feinde, der
Milben, ist nur eine Vermutung.
Ein weitere Grund ist der pH-Wert, der ebenfalls ein wichtiger Parameter für die Tiere
darstellt. Collembolen, die Pilzfresser sind, waren oft am Hang zu finden, weil der Hang einen
sauren pH-Wert hat und somit günstig für Pilzbewuchs ist.
Zucker:
Saccharose ist ein Biomarker für Pflanzen und kommt von allen Zucker an jedem Standort
am häufigsten vor. Das mag daran liegen das Saccharose in größerer Menge in Wurzelspitzen
zu finden sind und auch dort oft als Transportmedium genutzt wird. Da Saccharose chemisch
inert ist, reagiert es selten mit anderen Stoffen, sodass es kaum abgebaut wird. Saccharose
ist auch noch gut wasserlöslich, sodass es am Hang wo es am feuchtesten ist weniger zu
finden ist als an den anderen Standorten. Xylose der zweithäufigste Zucker wird oft gar nicht
verarbeitet und dann einfach von von den Organismen ausgeschieden.
Glucose gilt als Biomarker für bakterielle Aktivität und ist in der Au am höchsten, dies
bestätigt sich auch bei der höchsten Bodenrespiration an diesem Standort.
Galactose sollte theoretisch ein Biomarker für pilzliche Aktivität sein, aber der Gehalt an
diesem Zucker ist an allen Standorten sehr gering.
Nährelemente:
Calcium kommt in der Au viel häufiger vor, weil es dort basischer ist. In sauren Böden
verwittern die Minerale in denen das Calcium normalerweise enthalten ist, sodass es sich
von ihnen löst und an die Austauscher im Boden gebunden wird.
Aluminium und Eisen sind die am häufigsten vorkommenden Metalle in der Erdkruste und so
auch häufig in Böden zu finden. Eisen ist ein unentbehrliches Element, das nur in Spuren für
Lebewesen benötigt wird. In den Pflanzen ist es der Baustein von Chlorophyll und Proteinen
und aktiviert verschiedene Enzyme der Photosynthese und des Energiestoffwechsels.
Schwermetalle:
Mangan ist das am häufigsten vorkommende Schwermetall in der Erdkruste und somit auch
am häufigsten im Boden zu finden. Es ist ein essentielles Spurenelement und ein wichtiger
Bestandteil von Enzymen. Der Grund warum es im Hang nicht so häufig vorhanden ist liegt
daran das es sehr leicht ausgewaschen wird.
Die anderen Schwermetalle kommen in ihrer durchschnittlichen Häufigkeit vor, außer Chrom
und Nickel die oft auch einen höheren Anteil haben im Boden. Sie sind alle nützliche
Spurenelemente die für Lebewesen von großer Wichtigkeit sind und in sehr kleinen Mengen
benötigt werden, da zu viel von ihrer Menge auch oft toxisch wirkt. Am häufigsten werden
sie für Enzyme und Hormone benötigt.
IRGA:
Die Bodenatmung die durch IRGA gemessen wurde zeigte deutlich denn Unterschied
zwischen Bachau und den anderen zwei Standorten bezüglich der Bodenrespiration. Dabei
erwies sich, dass die SIR (Substratinduzierte Respiration) im Einklang zur BIR
(Basalrespiration) steht, nämlich, Standort Bachau hat die weitaus Größte Bodenrespiration.
Es fällt dabei auf, dass die Abundanz (der jeweiligen Standorte) der Nematoden mit der
gemessenen Respiration korreliert und vor allem die Bakterienfressenden dieser
Organismengruppe zeigen ein erhöhtes Vorkommen an der Au. Es erscheint also logisch,
dass die Bakterien, gestützt durch die Abundanz der Nematoden und der hohen Respiration,
in deutlich höherer Anzahl in der Au vorkommen als in den anderen zwei Standorten.
Wie schon erwähnt wurde ist es sehr wahrscheinlich das der Hang einen höherem
Pilzbestand aufweist (siehe pH-Wert Diskussion). Das könnte auch die Messung durch IRGA
erklären welche uns eine höhere Bodenatmung am Hang aufzeigt als am Plateau.
Daneben ist auch noch zu bemerken das die Bachau ab und zu überschwemmt wird also
eher ein „gestörtes“ Ökosystem ist was wieder den resistenteren Arten und den Pionierarten
wie Bakterien „Spielraum“ ermöglicht.
SAS:
In der Au höchste Anzahl an stabilen Aggregate zu finden, nämlich über 70%. Daraus
resultiert aber auch die geringste Feuchtigkeit, der drei Standorte. Womöglich, weil durch
die Bach Nähe das Wasser vom Au Standort ständig abtransportiert wird. Laut Statistik ist
der Hang der feuchteste Standort.
Eine hohe Menge an stabilen Aggregaten in der Au, erklärt auch die größere Nährstoffmenge
und Kationenkonzentration an diesem Standort, die wiederum dort im Boden auch länger
gehalten werden können, worauf auch die hohe Kationenaustauschkapazität (KAK) hinweist.
Spezialthema:
Damir Hadzimuratovic 0649307
Milben
Einleitung
An Orten die die Existenz des Tierischen Lebens gewährleisten findet man Milben. Man
findet sie an den Bergspitzen, im Boden, in den tieferen Regionen der Meere, unter dem
Moos, unter Baumrinden, in Hausmöbeln, an und in Vögeln und Insekten. Es können aber
auch sehr ungewöhnliche Lebensräume sein wie in Affenlungen oder in Haarwurzel der
Augenwimper des Menschen. Da sehr viele Milbenarten im Boden vorkommen tragen sie zur
Humusbildung bei, sind also Nützlinge, und sind enorm wichtig für das Ökosystem. Viele
Raubmilbenarten sind natürliche Feinde einiger Schädlinge und werden eingesetzt um dem
Ertrag der Ernte zu erhalten.
Manche sind aber auch Landschaftsschädlich. Sie können Krankheiten beim Vieh, Haustieren
und bei Menschen hervorrufen. Sie sind Verursacher von der Verminderung oder
vollkommener Vernichtung des Ernte Ertrags bei Kultur- und Nutzpflanzen. Ein Beispiel
dafür ist die Ertragsminderung von rund 30% bei Apfelbäumen durch die
Obstbaumspinnmilbe (Metatetranychus ulmi).1
Im Großem und Ganzem lassen sich Milben nur schwer bekämpfen wenn sie schon als
Schädlinge vorkommen. Das haben sie ihrer Widerstandskraft gegenüber Pestiziden zu
verdanken.
Morphologie
Die meisten Milben sind sehr klein (0,1 mm) und oft mit dem bloßen Augen nicht zu sehen.
Die Zecken Bilden die Gruppe mit den Größten Organismen, die bis zu 3 cm Länge erreichen.
Sie besitzen eine Körperhülle, die für die Arthropoda charakteristisch ist, aus Chitin welcher
als Schutz dient. Dabei kann sich die Härte des Chitins unter den Familien unterscheiden.
Bei Milben ist die Körpergliederung zurück gebildet (wenn man die Grundkörpergliederung
der Insekten als Ausgangszustand annimmt). Diese Tiere haben ein Rundliches bis
sackförmiges Aussehen wobei sie keinen charakteristischen Insekten Kopf besitzen sondern
ein sogenannten Gnathosoma (gnathos = Gebiß, soma = Körper). Dieses Gnathosoma trägt
die Cheliceren die zwei- bis dreigliedrig sein können und die meist mit einer Schere enden.
Oft sind die Cheliceren eingesteckt in eine sogenannte Chelicerenscheide welche das
züruckziehen dieser erlaubt. Neben den Cheliceren befinden sich die Pedipalpen, die
ebenfalls zum Gnathosoma gehören.
Hinter dem „Kopfabschnitt“ befindet sich das Proposoma mit den vorderen zwei
Beinpaaren. Danach folgt das Metaposoma mit den zwei hinteren Extremitäten Beinpaare
und schließlich der Hinterleib, auch Opistosoma genannt.
Man kann die Körperregionen auch anders aufteilen. So wird die Kopfregion (Gnathosoma)
zusammen mit dem Vorderen Körperteil (Propodosoma) als Proterosoma gekennzeichnet
und der Hinterteil (Metapodosoma) mit dem Hinterleib (Opistosoma) als das Hysterosoma
zusammengefasst.
Alle erwachsenen Milben (ausgenommen die Fadenfußmilben) besitzen vier und ihre Larven
dagegen (außer bei Gallmilben) je drei Beinpaare (die Stadien nach der Larve besitzen dann
meist vier Beinpaare, siehe Unten). Die Beine bestehen aus: Coxa, Trochanter, Femur,
Patella, Tibia und Tarsus. An den Enden dieser Extremitäten (Tarsus) befinden sich
Schreitfortsätze, oder Krallen, die als Bestimmungsmerkmal genutzt werden.
Die Geschlechtsöffnung sind Ventral nach Richtung des Kopfes verschoben. Sie liegt somit
zwischen den Beinen.
Die Augen sind sehr spärlich bei den Milben ausgebildet oder sie sind, wie meist der Fall ist,
Blind. Die Augenzahle, wenn schon vorhanden, übertrifft nicht fünf.
Die meisten Milben haben ein Tracheensystem als Atmungsorgan, es gibt aber auch wenige
Arten die über die Haut Atmung verrichten. Die Körpergröße und vor allem die Körperform
(Oval- bis Rundlich) der Milben beschleunigt das Verdunsten ihrer Körperflüssigkeit. Darum
sind die Milben auf Standorte mit einer höheren Luftfeuchtigkeit angewiesen bzw. solche
Standorte die ihnen ermöglichen passiv und aktiv Wasserdampf aus der Luft zu Absorbieren.
Malpighische Gefäße und Coxaldrüsen können als Exkretionsorgane auftreten.
Es tritt vermehrt Sexualdimorphismus auf d.h. Weibchen und Männchen, der Gleichen Art,
unterscheiden sich Morphologisch voneinander. Ein gutes Beispiel sind die männlichen
Gamasida die auf den Cheliceren einen Spermatodactylus besitzen (für die Spermatophoren
Übertragung).
Es ist auch interessant dass sich, bei manchen Arten, die Weibchen morphologisch
voneinander unterscheiden d.h. Sommer- und Winterweibchen.
Entwicklung und Lebensweise
Die Mehrzahl der Milben legt Eier. Die Anzahl dieser Eier schwankt je nach Art zwischen 20
bis 500 pro Weibchen.2 Es gibt aber auch Arten die vivipar sind, d.h. den Organismus der
Weibchen verlassen schon entwickelte, schon Bewegliche Organismen.
Es treten Grundsätzlich folgende Entwicklungsformen auf: Ei, aus welchen sich die Larve
entwickelt, aus ihr die Protonymphe, danach die Deutonymphe, und vor dem Imago noch
die Tritonymphe. Dabei hat die Larve nur drei und die Späteren Stadien der Entwicklung
schon meist vier Beinpaare.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Begattung. Es kommt meist so zustande indem sich
das Männchen an das Weibchen mit den kräftig entwickelten Beinen festklammert. Es gibt
aber auch andere Varianten der Begattung wie zum Beispiel das Befestigen der Männchen
mit Hilfe von Saugnäpfen oder ankleben durch Sekrete.
Neben den verschiedenen Varianten der Begattung gibt es auch verschiedene Möglichkeiten
der Übertragung des Spermas. Es kann eine Samenübertragung mit Hilfe eines Penis
stattfinden, mit Hilfe der Gonopoden (bei den Gamasida ist es ein Teil der Cheliceren) und
durch freistehende, meist längliche Spermatophoren (welche durch die Weibchen
aufgenommen werden).
Da sich die Milben nicht besonders schnell Fortbewegen können, benutzen sie andere Tiere
um Größere Distanzen zu bewältigen (Phoresie). So können sie sich, wie schon erwähnt, an
Vögeln und Insekten anheften und sie so als Transportmittel benutzen. Es gibt aber auch
Arten die die Fähigkeit zum Springen besitzen (z. B. Arten der Orbatida).
Einen Besonderheit der Milben ist auch ihre Körperkraft. Sie gehören zu den Stärksten
Organismen im Tierreich (Z.B. Die Hornmilben (Archegozetes longisetosus) kann ca. das
1200-fache des eigenen Körpergewichts tragen).
Systematik
Milben (Acari) sind eine Unterklasse der Spinnentiere (Arachnida) im Stamm der
Gliederfüßer (Arthropoda). Es sind etwa 40.000 Arten beschrieben aber man vermutet dass
diese Zahl erst nur ein Zehntel der Gesamtarten darstellt. Die Milben stellen die
artenreichste Gruppe der Spinnentiere dar. Es gibt verschiedene Einteilungen der
Ordnungen von Milben. Wir werden unsere Einteilung basieren an dem fehlen
(Anactinotrichida) bzw. vorhandenen doppelbrechenden Actinopilin der Körperborsten
(Actinotrichida).
Stamm:
Gliederfüßer (Arthropoda)
Unterstamm: Kieferklauenträger (Chelicerata)
Klasse:
Spinnentiere (Arachnida)
Unterklasse: Milben (Acari)
Ordnung (1):
Anactinotrichida
1. Opilioacarida
Sehr primitiv gebaut. Haben meist einen sehr auffällig gefärbten Körper. In wärmeren
Gegenden der Welt zu finden.
2. Holothyrida
Größere Milben mit einem ovalen Körper, der eine bräunliche Farbe aufweist. Auch
Schildkrötenmilben genannt weil sie mit ihren Aussehen an diese Tiergruppe erinnern. Meist
in der Humusschicht vorhanden, eher in den Tropenwäldern zu finden.
3. Gamasida (Raubmilben) (=Mesostigmata)
Sie sind die vielfältigste und sehr große Gruppe unter den Milben. Sie besitzen eine starke
Panzerung des Körpers, der eine braune Farbe aufweist. Ihre Lebensweise kann freilebend
sein oder sie können als Parasiten (Exo-oder Endoparasiten) existieren. Sie ernähren sich
von anderen Milben, Nematoden und kleineren Insekten. Dabei benutzen sie ihre Cheliceren
um mit ihnen die Beute in Stücke zu reißen.
4. Ixodida (Zecken) (=Metastigmata)
Die Zecken unterscheiden sich von den anderen Gruppen durch die Anlage der Stigmen
(Tracheenöffnungen) zwischen den Coxen des hinteren Beinpaares. Ihren Aufbau habe ich
anderswo beschrieben. Auf ihre Systematik werde ich gleich noch detaillierter eingehen.
Ordnung (2):
Actinotrichida:
1. Actinedida ( = Prostigmata = Trombidiformes)
Wahrscheinlich die größte Gruppe der Milben. Sind sehr Heterogen was die Beschreibung
schwierig macht. Sie haben eine auffallende Körperfärbung. Zeigen eine schwache
sklerotisierung des Körpers. Bekannte Vertreter sind z.B. Spinnmilben oder Wassermilben.
Sie können sich von Milben, kleineren Insekten und Nematoden ernähren. Die Räuberischen
Arten besitzen eine Stilettchelicere und stechen damit ihre Beute um.
2. Astigmata
Leben von organischem Material (saprovor oder parasitisch) und sind deshalb oft mit
größeren Tieren assoziiert. Kleine ungepanzerte hellhäutige Tiere. Ca. 60 Familien mit sehr
vielen Arten. Bekannt sind z.B. die Hausstaubmilben und die Krätzen und Räuden.
3. Oribatida (Horn- , Moosmilben)
Meist stark bepanzert. Weisen eine Dunkle Farbe auf (braun bis schwarz). Humusbildner. Sie
leben in Bodenstreu wo sie sich von Abgestorbenen Pflanzenteilen, Pollen, Algen etc.
ernähren. Man findet sie auch in Moosen und Flechten. Humusbildner. Es gibt keine
Parasiten in dieser Milbengruppe.
Ergebnisse
Standort
Oribatidae
Gamasidae
Uropodina
Milben
gesamt
30
87
103
Protura
0
3
4
Milben
Rest
2
19
52
A1
A2
A3
14
34
18
14
31
29
H1
H2
H3
51
102
35
30
99
12
5
14
0
0
0
0
85
215
47
15
19
3
P1
P2
P3
166
239
50
52
30
18
6
25
1
96
39
0
320
333
69
28
11
1
Milben
Gesamt
181
13
91
Protura
1
2
8
Tabelle 2. Milbenabundanz im Boden (Ind/ 50 cm2)
Standort
Oribatidae
Gamasidae
Uropodina
A1
A2
A3
2
0
0
126
12
39
2
0
4
Milben
Rest
51
1
48
H1
H2
H3
29
0
0
176
0
0
45
0
0
11
0
0
261
0
0
23
0
0
P1
P2
P3
508
0
0
1058
0
0
342
0
0
78
0
0
1986
0
0
106
0
0
Tabelle 3. Milbenabundanz in der Streu (Ind / 0.25 m2)
0
0
0
500
450
Individuenzahl
400
350
300
Oribatidae
250
Gamasidae
200
Uropodina
150
Milben Rest
100
50
0
A
H
P
Standort
Abbildung 13. Abundanzen der jeweiligen Milbengruppen im Boden
1200
Individuenzahl
1000
800
Oribatidae
600
Gamasidae
400
Uropodina
Milben Rest
200
0
A
H
P
Standort
Abbildung 14. Abundanzen der jeweiligen Milbengruppen in der Streu
Der Standort Plateau (im Boden und in der Streu) ist wie man sehen kann am Individuen
reichsten. Dabei sind die Oribatidae und die Gamasidae die deutlich am meisten
vorkommenden Gruppen.
Diskussion
Es fällt auf das die Abundanz der Milben, im Boden sowie in der Streu, auf dem Plateau
deutlich höher ist als am Hang oder auch beim Bach (Au). Das kann daran liegen dass der
Boden am Plateau genug Feuchtigkeit für das entwickeln und das Überleben der Milben
beherbergt als in der Au. Dagegen ist die Au, wie es die Ergebnisse zeigen, eher Trockener.
Daneben ist die Au Überschwemmungen ausgesetzt (weniger Sauerstoff) was die Milben
nicht „tolerieren“.
Dagegen sind die Nematoden eher „toleranter“ gegen Überschwemmungen und gestörten
Standorten, was man auch an ihrer Abundanz in der Au feststellen kann. Der Grund warum
ich hier die Nematoden erwähne ist eine interessante Beziehung zu den Milben. Milben
ernähren sich zum Teil von Nematoden. Man kann eine negative Korrelation der Milben zu
den Nematoden feststellen, genauer gesagt kommen Milben in hoher Abundanz dort vor
(Plateau) wo die Nematoden zahl niedrig ist. Vor allem wird das deutlich wenn nur die
Bakterienfressenden Nematoden betrachten. Ob die Nematoden am Plateau eine niedrigere
Abundanz, wegen den Milben (ihren natürlichen Feinden), aufzeigen ist fraglich.
Individuenzahl
Der Saccharose Gehalt im Boden, verglichen mit den anderen zwei Standorten, ist der des
Plateaus am höchsten. Wenn wir davon ausgehen das die Sacchrose ein Indikator für die
Pflanzenmenge ist dann ist nicht verwunderlich das die Pflanzenfressenden Oribatideen die
höchste Abundanz am Plateau aufweisen.
30
600
25
400
Oribatidae
200
Gamasidae
15
0
Uropodina
10
A
H
Standort
P
Milben Rest
20
Xylose
Galactose
Fructose
Glucose
Saccharose
5
0
A
H
P
Abbildung 15. Und 16.: Links die Oribatidaedominanz auf dem Plateau (P); rechts die Saccharosekonzentration. Beides
gemessen im Boden.
4500
4000
3500
3000
Dipteren/Coleo
pteral.
2500
2000
1500
Gamasida
1000
500
0
A
H
P
Abbilding 17. Abundanz der Gamasida und der Diptera-/Coleopteralarven auf den jeweiligen Standorten.
Es ist auch interessant zu beobachten dass die Gruppe der Gamasiden eine beträchtliche
Abundanz in der Streu am Plateau aufweisen. Man sollte erwähnen das die mehrzahl dieser
Organismen keinen direkten Einfluss hat auf dem Streuabbau. Das interessante ist das die
Abundanz der Gamasida korrelieret mit der Abundanz der Diptera- und Coleopteralarven.
Dass sich die Gamasiden von Larven ernähren ist bekannt.
Referenzen und Literatur (für Spezialthema: Milben)
Referenzen:
1
Milben an Kulturpflanzen; Dr.E.W. Müller; Die neue Brehm-Bücherei; A. Ziemsen Verlag; 1960.
2
Milben an Kulturpflanzen; Dr.E.W. Müller; Die neue Brehm-Bücherei; A. Ziemsen Verlag; 1960.
Literatur:
- Milben an Kulturpflanzen; Dr.E.W. Müller; Die neue Brehm-Bücherei; A. Ziemsen Verlag; 1960.
- Milben, Acari; Werner Hirschmann; Sammlung: Einführung in die Kleinlebewelt; Kosmos; 1966.
- Milben (Acari) in der Vorratshaltung; Diplomarbeit; eingereicht von Margit Doppelhofer; 1996.
- Biologie der Bodenorganismen; Werner Topp; Heidelberg: Quelle & Meyer; 1981.