Das Makrofauna-Zersetzernahrungsnetz auf alpinem Weideland

Basierend auf fundierten Kenntnissen über die Zusammensetzung, Abundanz und Biomasse der Bodenmakrofauna und über Humusauflagen auf alpinem Weideland in den Zentralalpen (Kaserstattalm, Stubai Tal) sollen im vorliegenden Projekt (1) mittels stabiler Isotopen Analyse die trophischen Stellungen der Makrofauna-Zersetzer auf unterschiedlich genutzten Almflächen untersucht werden und (2) in Mesokosmos Experimenten die Leistung von und die Wechselwirkungen zwischen Schlüsselarten bei der Zersetzung unterschiedlicher Streuqualitäten analysiert werden. Die herkömmliche Meinung besagt, dass sich aufgrund ungünstiger klimatischer Bedingungen an der alpinen Waldgrenze, schlechterer Qualität des pflanzlichen Bestandesbfalls (z.B.Streu von Zwergsträuchern) und des Verlusts von Schlüsselorganismen (z.B. bestimmte Arten von Regenwürmern) das Zersetzungsgeschehen verlangsamt. Dies führt zu einer Anreicherung von organischem Material und zur Ausbildung von differenzierteren Humusformen mit mehreren Horizonten (Moder und Rohhumus). Vorangegangene Studien auf aufgelassenen Almflächen im Untersuchungsgebiet haben gezeigt, dass trotz Einwanderung von Zwergsträuchern und Aufforstungsmaßnahmen Mull als Humusform eine gewisse Zeit bestehen bleibt. Auch Schlüsselarten wie endogäische-anesische Regenwürmer auf intensiv bewirtschafteten Mähwiesen und Almweiden verschwinden nach Auflassung der Nutzung nur verzögert. Ziel der vorliegenden Studie ist es zu untersuchen, welche saprotrophen Tiere an der Zerkleinerung der anfallenden Streu unterschiedlicher Qualität beteiligt sind und welchen Beitrag diese Zersetzergemeinschaft bei der Bioturbation und Bodenbildung im Bereich der alpinen Waldgrenze nach Auflassung der Bewirtschaftung leistet. Aufbauend auf vorliegende Informationen über die Zusammensetzung der Bodenfauna auf unterschiedlich bewirtschafteten Almflächen wird in einem ersten Schritt das Zersetzernahrungsnetz auf Almweiden, Mähwiesen und aufgelassenen Standorten mithilfe von stabilen Isotopen Analysen (15N) untersucht. Mesokosmos-Experimente sollen die Nahrungspräferenzen und Fraßleistungen ausgewählter Primär- und Sekundär-Zersetzer, deren Wechselwirkungen und Auswirkungen auf die Mineralisationsrate und das Pflanzenwachstum aufzeigen. Um die Konsumationskette nachzuvollziehen, wird in einem weiteren Mesokosmos-Experiment 15N-markierte Gras- und Zwergstrauchstreu als Nahrung angeboten. Als weitere Parameter zur Abschätzung der Zersetzungs- und Mineralisationsrate werden Substrat-Induzierte Respiration (SIR), Basalatmung (BR), organischer C-Gehalt, C/N- Verhältnis und Nährstoffe (NH 4 , NO 3 , PO 4 ) im Sickerwasser analysiert. Diese Untersuchungen über die Funktionsweise bodenbiologischer Prozesse an der alpinen Waldgrenze sollen das grundsätzliche Verständnis über die Beziehungen zwischen Diversität und Funktion unter sich ändernden Bedingungen verbessern.

Die Bodenmakrofauna umfaßt Regenwürmer, Tausendfüßer, Asseln und Insektenlarven. Diese Tiere zerkleineren das anfallende Streumaterial und betätigen sich z.T. als sogenannte "Ökosystem-Ingenieure", indem sie die organischen und mineralischen Bodenhorizonte durchmischen und strukturieren. In Wechselwirkung mit der Boden-Mikroflora (Bakterien und Pilze) zersetzen sie das anfallende organische Material. Auf bewirtschafteten Almweiden und Bergwiesen laufen Zersetzungsprozesse ähnlich ab wie in Tallagen. Nach der Auflassung wandern Zwergsträucher ein, in der Folge ändert sich die Zusammensetzung sowie die Qualität der Streu. Aufgrund der fehlenden Bewirtschaftungs-maßnahmen (Mahd und Beweidung) akkumuliert der pflanzliche Bestandesabfall. Die Anhäufung organischen Materials an der Bodenoberfläche hat große Auswirkungen auf die Diversität und die Artenzusammensetzung von Flora und Fauna. Auch menschliche Siedlungen sind indirekt betroffen. Einschlägige Untersuchungen haben gezeigt, daß die Reduzierung bzw. die Auflassung der Bewirtschaftung zu Schneerutschungen und sogar zu Bodenerosion führen kann. Im abgeschlossenen Projekt untersuchten wir die Struktur der Makrofauna-Zersetzergemeinschaft und die Veränderungen der Zersetzungsprozesse auf bewirtschafteten und aufgelassenen Almflächen (Kaserstattalm, Stubaier Alpen, Tirol). Durch kontrollierte Feld- und Laborexperimente konnten wir zeigen, dass Regenwürmer wie Lumbricus rubellus und Dendrobaena octaedra sowie Tausendfüßer wie Cylindroiulus fulviceps und C. meinerti als Primärzersetzer agieren. Enantiulus nanus, ein weiterer Tausendfüßer, und der Mineralerdewurm Octolasion lacteum agieren als Sekundärzersetzer. dass die Auflassung von Mahd und Beweidung eine Verschiebung in der Zusammensetzung der ursprünglichen Makrofauna bewirkt. Die Diversität und Besiedlungsdichte der Makrofauna wird insgesamt größer, deren Biomasse (insbesondere die der Regenwürmer) nimmt jedoch deutlich ab. Das hat zur Folge, daß die neu etablierte Zersetzergemeinschaft nicht in der Lage ist, die große Menge an Streumaterial auf aufgelassenen Flächen aufzuarbeiten und in den Boden einzubauen. dass entgegen der herkömmlichen Meinung Primärzersetzer Zwergstrauchstreu als Nahrungsquelle akzeptieren, zumindest die von sommergrünen Arten (Vaccinium myrtillus, V. gaultheroides). Deshalb müssen andere Faktoren als die Qualität von Zwergstrauchstreu für die Anhäufung von organischem Material auf aufgelassenen Flächen ausschlaggebend sein.