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Bodenlebewesen (Edaphon)

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Gesamtheit der im Boden lebenden Organismen, zusammengesetzt aus

Bodenflora:

Bakterien,
Pilze,
Algen,
unterirdische Pflanzenorgane

 

Bodenfauna:
Protozoen,
Nematoden,
Mollusken (Weichtiere),
Anneliden (Ringelwürmer),
Arthropoden

Einteilung der Organismen in Böden nach der Körpergröße:
Mikroflora
Mikrofauna
Mesofauna
Makrofauna

Mikroflora und Mikrofauna = Mikroorganismen
Oberirdische Pflanzenteile sind Produzenten der organischen Substanz (durch
Photosyntheseleistung)
viele Bodentiere sind Konsumenten (Verbraucher) der Pflanzenmasse
Mikroorganismen und einige Kleintiere sind Reduzenten (Zersetzer oder Destruenten),
die organisches Material weiterverwerten und zu anorganischen Endprodukten
umwandeln (= Mineralisierung)
aus diesem Stoffkreislauf gewinnen Organismen Energie und Baustoffe für den
Körperaufbau


Lebenweise und Funktion der Organismen in Böden

Ernährungsweise der Bodenorganismen
Energie- und Nährstoffquelle nötig
phototroph: Strahlungs- (Licht)Energie als Energiequelle
chemotroph: Energie aus der Oxidation von chemischen Sfoffen
(C-)autotroph: Kohlenstoff aus anorganischen Quellen
heterotroph: Kohlenstoff aus organischen Verbindungen

 


4 Grundernährungstypen
Photoautotrophe Organismen
Licht als Energiequelle, CO2 als C-Quelle; höhere Pflanzen (oberird. Teile), Algen, Cyanobakterien
photoautotrophe Bakterien im Boden unbedeutend

Photoheterotrophe Organismen
Energie aus Sonnenlicht, C aus org. Substanzen, im Boden unbedeutend

Chemoautotrophe Organismen
Energie aus Oxidation anorg. Verbindungen, CO2 als C-Quelle wichtige spezialisierte Bodenbakterien, z.B. Nitrifizierer (NH4+, NO2- Oxidation), S-Oxidation durch Thiobacillus

Chemoheterotrophe Organismen
organische Verbindungen als Energie- und C-Quelle alle Tiere (incl. Protozoen), alle Pilze, die meisten Bakterien, unterird. Pflanzenorgane Mikrobielles Wachstum

Unterscheidung zwischen:
autochthonen Bodenorganismen (Populationen)

an niedriges Nährstoffangebot angepaßt, bei niedrigem Nährstoffangebot kompetitiver als andere Populationen, immer im Boden gegenwärtig, wachsen bei pötzlichem Nährstoffangebot rasch
gehen bei Nährstoffentzug rasch sofort in Ruhestadium überdauern lange

zymogene Bodenorganismen (Populationen)
  • in speziell nährstoffreichen Situationen wichtig
  • müssen sich erst der neuen Nährstoffsituation anpassen
  • bei höherer Stoffzufuhr kompetitiver als andere Populationen
  • bei niedrigem Stoffangebot kaum kompetitiv
  • sind kein dauernder Anteil der mikrobiellen Gesamtpopulation des Bodens
  • werden leicht überschätzt, da leichter (auf Agarmedien) zu isolieren

 


Bakterien
  • klein, 0.5 - 2 µm (meist) einzellig
  • keine Kernhülle, Prokaryoten
  • Form unterschiedlich: Kokken, Stäbchen, Spirillen, Vibrionen
  • wichtige Organismengruppe in Böden
  • empfindlich gegen Austrocknung wenige Formen bilden ausdauernde Endosporen oder Kapseln
  • Lebensraum: dünner Wasserfilm um Bodenpartikel und Rhizosphäre
  • meist auf Bodenoberfläche
  • beweglich nur durch Geißeln oder passiv mit dem Bodenwasserstrom
  • bevorzugen neutrale bis basische Umgebung
  • Zahl der Bakterienzellen ist sehr hoch, besonders in landwirtschaftlich genutzten Oberböden.

Vier Gruppen:
Myxobakterien
Actinomyceten
Cyanobakterien
Eubakterien
Myxobakterien


Actinomyceten („Strahlenpilze“)
  • heterotroph, filamentös wachsend, d.h. stäbchen- oder kokkenförmige Zellen werden durch schleimartige Zellwandbestandteile zusammengehalten, bilden sogenannte Pseudomycel, aber feiner (1 µm Durchmesser) als Pilzmycel z.B. Actinomyces, Nocardia, Streptomyces häufige Bodenbakterien, etwa 1-10 % der gesamten Bakterienpopulation
  • Lebensraum: Maximum in 5-10 cm Bodentiefe
  • fehlen in der Streulage, besiedeln organisches Material, greifen vor allem schwer zersetzbare Substanzen an (Lignin, Chitin, Stärke)
  • viele Actinomyceten produzieren Antibiotika (Streptomycin, Choramphenocol, Tetracycline)
  • mitverantwortlich für charakteristischen Erdgeruch
  • Gattung Frankia: symbiontische Stickstoffixierung bei nichtleguminosen Angiospermen

 


Cyanobakterien (Blaualgen)
  • auch bei Cyanobakterien N-Fixierung aus der Luft: Anabaena, Nostoc
  • Cyanobakterien sind photoautotroph, deshalb Lebensraum auf die obersten mm des Bodens beschränkt

Eubakterien
  • meist (chemo) heterotroph, Energie und C aus löslichen organischen Verbindungen,
  • Zersetzung durch Veratmung oder Vergärung
  • wenige spezialisierte chemoautotrophe Organismen: Nitrosomonas, Nitrobacter, Thiobacillus
  • Energie aus der Oxidation von anorganischen Verbindungen (NH4+, NO2-, S2-, S0),C aus CO2

Pilze
  • Eukaryoten, Zellen (in meisten Stadien) mit Wand
  • nur heterotrophe Organismen
  • aus Einzelzellen (z.B. Hefen) oder längl. zusammenhängende Zellen, d.h. Hyphen (Pilzfäden), bilden Mycel, viele m lang
  • Durchmesser der Hyphen: 3 - 10 µm
  • Pilze dringen durch Hyphenwachstum in neue Substrate vor, können sich also neue Nährstoffquellen erschließen
  • bevorzugen eher neutrale bis saure Umgebung
  • wesentlich am Abbau der org. Substanz im Boden beteiligt
  • Anzahl der Pilzindividuen schwer zu erfassen etwa 50 bis 500 x kleiner als Bakterienzahl, aber Biomasse der Pilze bis 5 x größer

 


Algen
  • photoautotroph, meist einzellig, bilden auch Kolonien oder Filamente
  • Lebensraum vor allem an der Bodenoberfläche oder in den obersten mm des Bodens
  • Bodenalgen meist zu den Grünalgen gehörend, z.B. Chlamydomonas, Chlorella, ...
  • etwa 103 bis 104 Individuen / g Boden
  • Unterirdische Pflanzenorgane
  • 1 - 6 g Trockensubstanz / Liter Boden (0,1 - 1,5 kg m-2)
  • 2-3fache Biomasse sämtlicher Bodenmikroorganismen und -tiere
  • überwiegend Wurzeln vor allem in Grünland größere Speicherwurzeln, Zwiebeln und Rhizome (unterird. Sproßorgane)
  • heterotroph
  • geben organische Substanzen als Exsudate an Boden ab
  • variabler Anteil der gesamten Pflanzenbiomasse im Boden besonders hoch bei Dauergrünland (50-70 %)

Bodentiere Protozoen
eukaryotische Bodentiere
3 Gruppen:
  • Flagellaten (Geißeltierchen)
  • Rhizopoden (Wurzelfüßer, = Amöben)
  • Ciliaten (Wimpertierchen)
  • Lebensraum: wassergefüllte Poren, Wasserfilm um Bodenpartikel
  • häufigste Bodentiere: 104 bis 106 Individuen / g Boden
  • fressen überwiegend Bakterien, aber auch Pilze, Algen und pflanzl. Material

 


Nematoden (Fadenwürmer)
  • 10 - 1000 Individuen / g Boden
  • Lebensraum: Wasserfilm, Rhizosphäre
  • Lebensweise: Räuber, Mikrophagen, Omnivoren; z.T. Parasiten (Pflanzen, Tiere)

Anneliden (Ringelwürmer)
2 wichtige Gruppen:
Enchyträen: weiße/durchscheinende Würmer, kleiner als Lumbriciden; besonders in Waldböden; wesentlich geringere Biomasse als Regenwürmer
Lumbriciden (Regenwürmer)

3 Kategorien nach Lebensform:
  • Streubewohner (epigäisch)
  • Horizontalbohrer (endogäisch)
  • Vertikalbohrer (anözisch)
  • auch Intermediärformen
Facts:
  • 5 % der Biomasse des Bodens macht das Edaphon aus
  • wichtig für Bioturbation, Strukturbildung, Durchlüftung, Entwässerung;
  • bohren sich durch den Boden, produzieren Bioporen, mit Losungstapeten
  • fressen Streu, z.T. auch Mineralboden; Transport in tiefere Bodenschichten;
  • Ablagerung von Regenwurmkot häufig auf Bodenoberfläche
  • Bildung von organo-mineralischen Komplexen während der Darmpassage
  • wichtige Funktion im N-Kreislauf; Mobilisierung von P


Lebensraum der Bodenorganismen
abhängig von verschiedenen Faktoren
Zugänglichkeit bestimmter Bereiche des Bodens für Organismen abhängig von Körpergröße Nährstoffangebot; Wassergehalt, pH-Wert im Boden, Bodenklima