Beziehungen zwischen unterirdischen und oberirdischen Organismen.

Johann Zaller von der Boku Wien beschäftigte sich bei einer mit Kolleginnen und Kollegen durchgeführten Studie mit Netzwerken zwischen unter- und oberirdischen Organismen. Wir haben mit ihm über die Details gesprochen.

In der Presseaussendung ist zu lesen, dass Sie folgender Frage nachgingen: „In welcher Beziehung stehen Regenwürmer zu Blattläusen?“ Haben Sie eine Antwort gefunden?
Diese Frage scheint ja zunächst ein bisschen abwegig, da sich Regenwürmer und Blattläuse in der Natur nie direkt begegnen. Sie stehen aber in indirekter Beziehung, nämlich über die Pflanzen. Pflanzen nehmen Nährstoff aus dem Boden auf, verwenden sie in unterschiedlichen Organen und die Blattlaus, die an den Pflanzen saugt kann sie somit aufnehmen.

Generell war das nicht die erste Studie in der wir die Beziehungen zwischen unterirdischen und oberirdischen Organismen untersucht haben. Beispielsweise konnten wir in einer Studie im Vorjahr zeigen, dass das Fraßverhalten von Schnecken durch Regenwürmer und Mykorrhizapilze beeinflusst wird.

Was die Blattläuse betrifft, so konnten wir zeigen, dass Blattläuse in einer recht innigen Beziehung zu Regenwürmern stehen – wenn wir die Aufnahme regenwurmspezifischer Nährstoffe als Maßstab für die Beziehung nehmen.

Wie war die Vorgehensweise bei dieser Studie?
Andrea Grabmaier und Florian Heigl, zwei MasterstudentInnen von mir haben ein Experiment mit 20 Liter Pflanzgefäßen im Glashaus aufgebaut. In diesen Töpfen haben sie Pflanzen angesät und Regenwürmer und/oder Mykorrhizapilze zugesetzt. Regenwürmer kommen in fast allen Böden vor und sind wichtig für die Verbesserung der Bodenstruktur und Nährstoffaufbereitung. Mykorrhizapilze sind symbiontische Pilze, die mit fast allen Pflanzen assoziiert sind und den Pflanzen helfen, Nährstoffe aus dem Boden aufzuschließen.

Unser primäres Interesse galt der Frage, ob und wie stark Pflanzen Nährstoffe, die durch Regenwürmer aufbereitet werden, aufnehmen können. Wir haben dazu die Regenwürmer mit stabilen Isotopen markiert, indem wir sie ein paar Tage in Boden gehalten haben, der mit stabilen Isotopen angereichert war. Wir haben diese Methode vor ein paar Jahren mitentwickelt und wussten deshalb dass die Regenwürmer die stabilen Isotope durch das Fressen des Bodens aufnehmen und dass diese Markierung relativ lange im Gewebe des Regenwurms gespeichert bleibt.

Regenwurmexkremente, die sog. Regenwurmhäufchen, sind dann ebenfalls mit diesen Isotopen markiert. Diese Regenwurmhäufchen, die im Boden oder an der Bodenoberfläche abgesetzt werden sind Düngerpakete und enthalten Pflanzennährstoffe in großen Mengen – diesmal eben markierte Nährstoffe, die wir dann in verschiedenen Komponenten unseres Versuchssystems nachverfolgen konnten.

Wir haben also bei Beendigung des Versuches die stabilen Isotope in Regenwurmhäufchen, Wurzeln, Blättern und eben auch in den Blattläusen gesucht.

Welche Erwartungen hatten Sie und stimmen die Ergebnisse damit überein oder gab es Überraschungen?
Generell gibt es recht wenige Studien bei denen die Beziehung zwischen unterirdischen und oberirdischen Organismen untersucht werden. Das hängt in erster Linie damit zusammen, dass zu sehr in disziplinären Schubladen gedacht wird. Bodenökologen interessieren sich nicht für oberirdischen Organismen, Pflanzenökologen oder Tierökologen ignorieren häufig Bodenorganismen.

Wir haben zwar erwartet, dass wir die Isotopenmarkierung in der Pflanze wiederfinden können, aber wir waren schon überrascht, wie stark die Signale in den Blättern und auch in den Blattläusen war. Immerhin haben wir nicht nur mit Einzelpflanzen, sondern mit einem ganzen Pflanzenbestand gearbeitet, der die Markierung von vier Regenwürmer aufgenommen hatte.

Also das war schon erstaunlich. Bei Vorhandensein von Mykorrhizapilzen war die Markierung mehr in den Wurzeln als in den Blattläusen. Die Markierung in den Blattläusen war so stark, dass wir dies viellicht sogar in Vögeln, die so eine Blattlaus vertilgt haben, nachweisen hätten können. Aber das ist hypothetisch.

Haben die Ergebnisse Relevanz für den Umgang mit der Umwelt bzw. welche Bedeutung haben die Ergebnisse für Sie?
Relevanz für den Umgang mit der Umwelt haben die Ergebnisse insofern, als hier wieder einmal gezeigt wurde, wie vielschichtig das Zusammenspiel der Organismen ist. Wir verstehen noch sehr wenig von diesen komplexen ökologischen Zusammenhängen, deshalb gilt es möglichst wenig in natürliche Prozesse einzugreifen. Für mich bedeuten diese Ergebnisse wieder ein weiteres Pflastersteinchen auf dem Weg zu einem besseren Verständnis zwischen unter- und oberirdischen Organismen.

Welche Bereiche (Landwirtschaft etc.) könnten davon profitieren?
Wie schon erwähnt haben wir haben in früheren Studien herausgefunden, dass sich Pflanzen in Gegenwart von Regenwürmern und Mykorrhizapilze besser gegenüber Schadschnecken und wahrscheinlich auch Insektenschädlingen wehren können. Wenn in der Landwirtschaft intensive Bodenbearbeitung, viel Dünger oder Pestizide eingesetzt werden, dann hat fast immer negative Auswirkungen auf Regenwürmer und Mykorrhizapilze. Daraus abgeleitet bedeutet dies für die Landwirtschaft oder den Gartenbau, dass möglichst schonende Verfahren eingesetzt werden sollten um die natürlichen Prozesse zu erhalten.

Foto: Zaller

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