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Wissen Unsichtbare Vielfalt: Wie Regenwürmer ganze Ökosysteme am Leben erhalten
Nachrichten Wissen Unsichtbare Vielfalt: Wie Regenwürmer ganze Ökosysteme am Leben erhalten
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15:58 25.10.2019
Regenwürmer werden von Fachleuten gerne als Ökosystemingenieure bezeichnet. Quelle: Valentin Gutekunst
Leipzig

Je weiter man von den Polen in Richtung Äquator vorrückt, desto größer wird die Vielfalt und die Zahl der Pflanzen- und Tierarten. Zumindest oberirdisch. Aber wie sieht es aus, wenn man unter die Oberfläche blickt, in den Boden? Für Regenwürmer haben Wissenschaftler genau das getan – und ein umgekehrtes Bild gefunden: Bodenproben, die aus den tropischen Regionen stammten, wiesen demnach zahlenmäßig weniger und weniger unterschiedliche Arten aus als solche, die aus den gemäßigten Breiten stammten.

Faszinierendes Leben „unter unseren Füßen“

Mit ihrer im Fachmagazin „Science“ veröffentlichten Studie wollen die Wissenschaftler die Bedeutung der unterirdischen Artenvielfalt sichtbar machen. „Es ist Zeit für einen Paradigmenwechsel beim Schutz der biologischen Vielfalt“, sagt Studienleiter Nico Eisenhauer vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) in Leipzig. „Weil wir es nicht sehen, vergessen wir allzu leicht das faszinierende Leben unter unseren Füßen.“

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Regenwürmer sind die bedeutendsten Tiere

Regenwürmer werden von Fachleuten gerne als Ökosystemingenieure bezeichnet. Beim Graben ihrer Gänge und Röhren lockern sie den Boden auf und sorgen so für dessen gute Belüftung. Sie zerren Laub und anderes pflanzliches Material unter die Oberfläche und transportieren auf diese Weise Nährstoffe in die Bodenschicht. „Regenwürmer sind von fundamentaler Bedeutung für die Struktur des Bodens und bereiten den Lebensraum für andere Tiere“, erläutert Stefan Scheu vom Johann-Friedrich-Blumenbach Institut für Zoologie und Anthropologie an der Universität Göttingen. „Sie stellen damit eine der bedeutendsten Tiergruppen im Boden dar.“

Wo Würmer wühlen, gedeihen Pflanzen folglich oft besser. Obwohl diese positiven Effekte nicht nur Gärtnern seit langem bekannt sind, weiß man nur wenig darüber, welche Umweltfaktoren das Vorkommen der Regenwürmer beeinflussen – und wo und wie diese auf der Welt verbreitet sind.

Schon 1881 wurden Regenwürmer untersucht

Ein früher Regenwurmexperte, der sich mit diesen Fragen beschäftigt hat, war der Evolutionsforscher Charles Darwin. 1881 – Jahre nach seinem 1859 erschienenem Hauptwerk „Über die Entstehung der Arten“ – veröffentlichte er ein Buch über Würmer („Die Bildung der Ackererde durch die Thätigkeit der Würmer“). Er beschrieb darin ausführlich die Lebensweise der Tiere, sammelte Informationen über Arten in fernen Ländern und Beschreibungen ihrer Kothaufen. Er kommt zu dem Schluss, „dass die Würmer mit dem Heraufschaffen feiner Erde auf die Oberfläche in den meisten oder allen Teilen der Erde und unter den allerverschiedenartigsten Climaten eine grosse Arbeit verrichten.“

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Regenwurmkarte: Fast 7000 Standorte untersucht

Helen Phillips vom iDiv in Leipzig und ihr Team aus 140 internationalen Wissenschaftlern hat sich nun daran gemacht, die globale Verbreitung der Regenwürmer genau zu erfassen – und die Umweltbedingungen, die diese beeinflusst. Die Forscher stellten Informationen aus 6928 Standorten in 57 Ländern zusammen und prognostizierten aus den Daten auch Angaben zum Vorkommen in anderen Regionen der Erde.

Zwischen 5 und 150 Regenwürmer schlängeln sich demnach unter einem Quadratmeter Erde. Die Regenwurm-Biomasse liegt global zwischen 1 und 150 Gramm pro Quadratmeter – mit seltenen Extremen von mehr als zwei Kilogramm Wurm pro Quadratmeter. Die meisten Regenwurmarten finden sich demnach an Orten in Europa, dem Nordosten der USA und Neuseeland. In den Tropen finden sich durchschnittlich weniger Arten an einem Ort. Das bedeute aber nicht zwangsläufig, dass es in den Tropen insgesamt weniger Arten gebe, betonen die Forscher. Die Studie lege nahe, dass die Verbreitungsgebiete einzelner Arten in den Tropen kleiner sind.

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Weniger Würmer in den Tropen

„In den Tropen findet man alle paar Kilometer eine neue Gemeinschaft von Regenwurmarten. In kühleren Regionen hingegen bleibt diese mehr oder weniger gleich“, erläutert Phillips. „Das könnte bedeuten, dass man in einem bestimmten Gebiet der Tropen zwar nur wenige Arten findet, die Gesamtzahl aller tropischen Regenwurmarten aber sehr hoch ist. Das wissen wir aber noch nicht.“ Das liege vor allem daran, dass viele Arten noch nicht beschrieben sind. Für die Dichte der Tiere – also die Zahl der Tiere pro Fläche – sowie ihre Biomasse lautete das Ergebnis ähnlich: Sie waren in gemäßigten Breiten höher als in den Tropen.

Auf jeden Menschen kommen 57 Milliarden Würmer

Eine vergleichbare Beobachtung hatte im Sommer ein anderes Forscherteam im Falle von anderen Bodenbewohnern gemacht, den Fadenwürmern: Diese auch Nematoden genannten Tiere fanden sie ebenfalls seltener in den Tropen als in gemäßigten Breiten. 38 Prozent der Fadenwürmer leben demnach in subarktischen Bereichen, 24 Prozent in gemäßigten und 21 Prozent in tropischen Regionen, berichteten sie im Fachmagazin „Nature“.

Das Forscherteam, an dem unter anderem Wissenschaftler der Senckenberg Gesellschaft in Frankfurt am Main beteiligt waren, hatte ermittelt, dass auf jeden Menschen der Erde geschätzt 57 Milliarden Fadenwürmer kommen. Sie brächten ein Gewicht von 300 Millionen Tonnen auf die Waage – 80 Prozent der Masse der derzeitigen menschlichen Weltbevölkerung. Die nur wenige Millimeter lange Würmer seien die weltweit häufigsten Tiere der Erde und der dominierende Teil der Lebensgemeinschaft im Boden. Wie viele Nematoden sich in einer Region tummelten, hing laut der Studie vor allem mit den Eigenschaften des Bodens, etwa dem Gehalt an organischem Kohlenstoff oder dem pH-Wert zusammen.

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Veränderung bei Regenwürmern hat weitreichende Folgen

Im Fall der Regenwürmer fanden die Forscher um Phillips heraus, dass in erster Linie Klimafaktoren wie Temperatur und Niederschlag die Größe und Zusammensetzung von Regenwurmgemeinschaften beeinflussten. Die Eigenschaften des Bodens spielten eine geringere Rolle. „Dieses Ergebnis war sehr überraschend für uns, weil bisher angenommen wurde, dass es vor allem Bodenbedingungen wie pH und Sandgehalt sind, die Regenwürmer beeinflussen“, erläutert Eisenhauer.

Die dominante Bedeutung von Niederschlag und Temperatur sei ein wichtiger Erkenntnisgewinn für die Forschung, weil Veränderungen in Regenwurmgemeinschaften nun besser vorhersagbar seien und die Bedeutung des Klimawandels für Bodenorganismen erkennbar werde. „Der Klimawandel könnte zu starken Veränderungen bei den Regenwurmgemeinschaften und den von ihnen beeinflussten Ökosystemleistungen führen“, sagt Eisenhauer. „Aufgrund ihrer Rolle als Ökosystemingenieure befürchten wir Auswirkungen auf andere Lebewesen wie Mikroorganismen, Bodeninsekten und Pflanzen.“

Hohe Temperaturen negativ für Regenwürmer

Diesen Zusammenhang hält auch der Göttinger Bodenökologe Stefan Scheu für plausibel. „Die Körpertemperatur der Regenwürmer hängt unmittelbar von der Umgebungstemperatur ab.“ Bei höheren Temperaturen müssten die Tiere mehr atmen und deshalb mehr Energie aufbringen. „Sie müssen also entweder mehr essen oder energiereichere Nahrung zu sich nehmen. Beides ist für Regenwürmer schwierig.“ Die Tiere fräßen bereits jetzt bis zum Doppelten ihres Körpergewichts täglich, das sei nur in Grenzen zu steigern. Und der Energiegehalt ihrer Hauptnahrung – pflanzliche Überreste und Kot – sei per se gering.

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Ökosysteme können Folgen nicht mehr abpuffern

Eisenhauer betont, dass eine Erhöhung der Temperatur vor allem im Zusammenhang mit zunehmender Trockenheit problematisch ist – dann litten Regenwürmer und andere Bodenorganismen besonders stark. Außerdem scheine eine intensive Landnutzung Regenwurmgemeinschaften anfälliger gegenüber Klimaeffekten zu machen. „Vereinfacht gesagt: indem wir Ökosysteme intensiv bewirtschaften, reduzieren wir die Kapazität dieser Ökosysteme, Klimaveränderungen abzupuffern und den Einfluss auf Regenwürmer abzufedern“, sagt Eisenhauer. „Wir versetzen Ökosysteme in einen Zustand, der sie besonders anfällig macht für die Folgen des Klimawandels.“

Veränderungen im Boden wurden unterschätzt

Letztlich könnten steigende Temperaturen zu einer Verminderung der Biomasse und der lokalen Vielfalt im Boden führen - mit weitreichenden Konsequenzen, sagt auch Scheu: Neben der Primärproduktion - also dem Wachstum der Pflanzen - sei die Rückführung organischen Materials in den Boden eine wesentliche Grundlage für das Funktionieren eines Ökosystems. Eine Tatsache, die, obgleich lange bekannt, viel zu wenig gewürdigt werde, sagt Scheu. „Der Mensch tendiert dazu, sich mit dem zu beschäftigen, was man sehen kann.“

Dass die Bedeutung die Artenvielfalt im Boden für die Gesundheit der Ökosysteme und die des Menschen bislang unterschätzt werde, würde nun zunehmend realisiert, schreibt Noah Fierer von der University of Colorado (Boulder) in einem Kommentar zu der Studie. Da die Lebensgemeinschaft an der Oberfläche nicht zwangsläufig die des Untergrunds widerspiegele, griffen Schutzmaßnahmen für die besser sichtbaren Pflanzen und Tiere die unter unseren Füßen verborgene Vielfalt womöglich nicht.

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RND/dpa

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