Veränderungen in der Struktur von Boden-Nahrungsnetzen mit der Intensität der Nutzung von Waldökosystemen
Das Projekt LitterLinks untersucht Veränderungen in der Struktur der Tiergemeinschaft und ihrer Nahrungsbeziehungen im Boden mit der Form der Waldnutzung. Bodennahrungsnetze sind ein integraler und essentieller Bestandteil terrestrischer Ökosysteme und eng verknüpft mit dem überirdischen System. Tiere im Boden spielen dabei eine besondere Rolle als (i) Zersetzer, bei der Umsetzung von toter pflanzlicher und tierischer Materie, (ii) als Konsumenten von Wurzeln, mit direkten Folgen für das Pflanzenwachstum aber auch als (iii) Bodenarchitekten, die durch Grabtätigkeiten die die Bodenstruktur und somit die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen verbessern. Trotz dieser vielfältigen und wichtigen Dienstleistungen für den Boden weiß man relativ wenig über die Tiere und ihre Interaktionen, was vor allem in ihrer geringen Größe, ihrer hohen Diversität aber auch in den Schwierigkeiten sie zu beobachten begründet liegen.
In diesem Projekt verfolgen wir zwei Ziele: Wir klassifizieren die Tiergemeinschaften der Streu-und Bodenschicht in unterschiedlich bewirtschafteten Wäldern und dokumentieren ihre Veränderungen über Zeit. Aufbauend auf diesen Ergebnissen untersuchen wir die Nahrungsbeziehungen von Schlüsseltaxa, ihre trophische Position und ihre basale Nahrungsressourcen.
Daneben dient das „Trenching-Experiment“ zur genaueren Aufklärung der Bedeutung von Stoffwechselvorgängen in überirdischen Systemen für die Struktur des Bodennahrungsnetzes. In diesem 6 Jahre laufenden Freilandexperiment wird durch den Ausschluss von Wurzeln der Zufluss von Wurzelexsudaten in den Boden verringert, wodurch wir Veränderungen der mikrobiellen und tierischen Gemeinschaft erwarten.
- Die Zusammensetzung der Zersetzergemeinschaft von Waldökosystemen verändert sich in einer vorhersagbaren und konsistenten Weise mit der Form der Waldnutzung.
- Verknüpfungen zwischen Zersetzern und ihrer Nahrung verändern sich wenig mit der Intensität und Form der Waldnutzung.
Diversität und Abundanz der Bodentiere werden durch Hitzeextraktion von Bodenkernen erfasst. Daneben werden biotische und abiotische Faktoren, wie mikrobielle Biomasse, Säuregrad von Boden und Streu sowie die Lagerungsdichte der Streuauflage aufgenommen, um die Nutzungstypen und standortspezifischen Unterschiede zu charakterisieren.
Zur Analyse der Nahrungsbeziehungen stehen uns drei unterschiedliche, aber komplementäre Methoden zur Verfügung: Mittels stabiler Isotopenanalyse (13C/12C- und 15N/14N-Verhältnisse) werden trophische Position der Bodentiere und ihrer potenziellen Ressourcen untersucht. Die Fettsäureanalyse (PLFA/NLFA) ermöglicht Detektion von bakteriellen, pilzlichen und pflanzlichen Fettsäuren im Tier und somit deren direkte bzw. indirekte Nahrungsressource. Die molekulare Darminhaltsanalyse schlussendlich ermöglicht mittels spezifischer PCR-Marker den Nachweis von DNA im Verdauungstrakt und dadurch eine artgenaue Zuordnung der Nahrungsquellen. Diese Methode wird verstärkt in der aktuellen Phase des Projekts genutzt, um den Darminhalt von Collembolen und Hornmilben auf Mykorrhiza-Pilzen, Nematoden aber auch Bodenalgen zu untersuchen und somit deren Bedeutung in den unterschiedlichen Waldtypen zu erkennen.
Daten zu Vorkommen, Abundanz und Verankerung im Nahrungsnetz dienen der Modellierung von Nahrungssnetzen (vormals: Projekt ModelWeb).
Die trophische Struktur der Zersetzergemeinschaft im Boden europäischer Buchenwälder und ihre Veränderungen mit unterschiedlicher Waldnutzung kann so in bisher nicht erreichter Genauigkeit aufgedeckt werden.