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Springschwanz auf Waldboden

Bodennahrungsnetze sind ein essentieller Bestandteil terrestrischer Ökosysteme und eng mit dem überirdischen System verknüpft. Bodentiere spielen dabei eine besondere Rolle als (i) Zersetzer, bei der Umsetzung von totem pflanzlichen und tierischen Material, (ii) als Konsumenten von Wurzeln, mit direkten Folgen für das Pflanzenwachstum, aber auch als (iii) Bodenarchitekten, indem sie durch Grabtätigkeiten die Bodenstruktur und somit die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen verbessern. Trotz dieser vielfältigen und wichtigen Dienstleistungen für den Boden ist relativ wenig über die Tiere und ihre Interaktionen bekannt, was vor allem in ihrer geringen Größe, ihrer hohen Diversität aber auch in den Schwierigkeiten sie zu beobachten begründet liegt.


In diesem Projekt verfolgen wir zwei Ziele: Wir klassifizieren die Tiergemeinschaften der Streu-und Bodenschicht in unterschiedlich bewirtschafteten Wäldern und dokumentieren ihre Veränderungen über die Zeit. Aufbauend auf diesen Ergebnissen untersuchen wir die Nahrungsbeziehungen von Schlüsseltaxa, ihre trophischen Positionen und ihre basalen Nahrungsressourcen.


Wir untersuchen die Schwankungen von Bodentiergemeinschaften zwischen den Jahren. Diese Schwankungen entstehen durch Veränderungen von abiotischen (Temperatur, Niederschlag) und biotischen Bedingungen (Veränderung von Konkurrenzstärke, Räuberdruck).

Hypothesen

  • Die Zusammensetzung und trophische Struktur ändert sich nur wenig mit der Zeit, und Unterschiede zwischen den Waldnutzungstypen bleiben relativ konstant.
  • Zeitliche Schwankungen in der Abundanz nehmen mit Körpergröße und Höhe der trophischen Ebene zu

Methoden

Bodentiere lassen sich in Makrofauna (Abb. 1) und Mesofauna (Abb. 2) einteilen, die mittels Hitzeextraktion (Abb. 3A) aus dem Boden und der Streu extrahieren werden. Regenwürmer werden mittels Senflösung aus dem Boden extrahiert. Die Diversität, sowie Abundanz und Biomasse wichtiger Bodentiertaxa werden erfasst.

Mikroorganismen sind wichtige Bestandteile der Basis des Bodennahrungsnetzes. Daher wird die mikrobielle Biomasse mittels der Substrat-induzierten Atmung (SIR) bestimmt sowie das Fettsäuremuster bestimmt, was Aussagen über die mikrobielle Gemeinschaft zulässt.


Dipterenlarven sind ein wichtiger Bestandteil des Bodennahrungsnetzes. Leider ist sehr wenig über die Nahrungspräferenzen und ihre Rolle im Zersetzersystem bekannt. Wir untersuchen die Auswirkungen von unterschiedlich genutzten Wäldern auf ihre Artzusammensetzung und trophische Struktur.

Hypothesen

  • Ähnlich wie bei den Meso- und Makrofauna steigt die Abundanz der Dipterenlarven mit zunehmendes Humusdicke an, während die Waldnutzungsform zu geringen Änderungen führt.
  • Die trophische Position von Dipterenarten ändert sich mit Humusdicke, aber wenig mit der Waldnutzungsform.

Methoden

Wir verwenden Boden-Photoeklektoren (Abb. 3B) um die frisch geschlüpfte Dipteren zu sammeln. Die Signatur der stabilen Isotope der Individuen spiegelt dabei die trophische Position der Larve wieder.

Zwei Fotos zeigen Methoden zur Extraktion von Bodentieren. Foto Eins zeigt abgedeckte Bodenproben unter Wärmelampen zur Hitze-Extraktion. Foto Zwei zeigt einen im Wald stehenden Behälter mit Foto-Eklektoren zur Extraktion frisch geschlüpfter Zweiflügler.
Abb. 3: Methoden zur Extraktion von Bodentieren; A: Hitzeextraktion für Bodenproben; B: Boden-Photoeklektoren für frisch geschlüpfte Diptera (Zweiflügler)

Doc
Bluhm S. L., Eitzinger B., Bluhm C., Ferlian O., Heidemann K., Ciobanu M., Maraun M., Scheu S. (2021): The Impact of Root-Derived Resources on Forest Soil Invertebrates Depends on Body Size and Trophic Position. Frontiers in Forests and Global Change 4:622370. doi: 10.3389/ffgc.2021.622370
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Die Reduktion von wurzelbürtigem Energiefluss beeinflusst die mikrobielle Biomasse nicht aber die Gemeinschaft
Bluhm S. L., Eitzinger B., Ferlian O., Bluhm C., Schröter K., Pena R., Maraun M., Scheu S. (2019): Deprivation of root-derived resources affects microbial biomass but not community structure in litter and soil. PLoS ONE 14 (3): e0214233. doi: 10.1371/journal.pone.0214233
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Beintaster (Protura) sind einzigartig: Erste Hinweise auf eine spezielle Ernährung mit Ektomykorrhizen bei Bodenarthropoden
Bluhm S. L., Potapov A. M., Shrubovych J., Ammerschubert S., Polle A., Scheu S. (2019): Protura are unique: first evidence of specialized feeding on ectomycorrhizal fungi in soil invertebrates. BMC Ecology 19:10. doi: 10.1186/s12898-019-0227-y
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Molekulare Analyse der Ernährung von Hundertfüssern (Chilopoda)
Eitzinger B. (2013): Molecular analysis of centipede predation. Dissertation, University of Goettingen
Mehr Informationen:  ediss.uni-goettingen.de
Doc
Bodennahrungsnetze sichtbar machen: Neue PCR Testverfahren zur Bestimmung von Beute-DNA im Darminhalt von räuberischen Gliederfüßern der Bodenschicht
Eitzinger B., Micic A., Körner M., Traugott M., Scheu S. (2013): Unveiling soil food web links: New PCR assays for detection of prey DNA in the gut of soil arthropod predators. Soil Biology and Biochemistry 57 (943–945). doi: 10.1016/j.soilbio.2012.09.001
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Einsatz von molekularer Darminhaltsanalyse zur Überprüfung der Eignung von Functional Response Modelle zur Vorhersage von Räuber-Beute-Interaktionen bei bodenlebenden Gliederfüßern
Eitzinger B., Rall B. C., Traugott M., Scheu S. (2018): Testing the validity of functional response models using molecular gut content analysis for prey choice in soil predators. Oikos 127 (7), 915-926. doi: 10.1111/oik.04885
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Auswirkungen von Beutequalität und Räuberkörpergröße auf Beute-DNA-Detektionserfolg in Hundertfüssern
Eitzinger B., Unger E. M., Traugott M., Scheu S. (2014): Effects of prey quality and predator body size on prey DNA detection success in a centipede predator. Molecular Ecology 23 (15), 3767–377. doi: 10.1111/mec.12654
Mehr Informationen:  doi.org
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Analysing trophic interactions in centipedes (Chilopoda, Myriapoda) using fatty acid patterns: effects of life stage,forest type and season
Ferlian O. (2011): Analysing trophic interactions in centipedes (Chilopoda, Myriapoda) using fatty acid patterns: effects of life stage,forest type and season. Thesis, University Göttingen
Doc
Ferlian O. (2014): Soil animal food webs in temperate forests: effects of forest management on trophic structure as indicated by molecular gut content, stable isotope and fatty acid analyses. Dissertation, University Goettingen
Mehr Informationen:  ediss.uni-goettingen.de
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Nahrungsressourcen von verschiedenen Regenwurm-Arten anhand von komponenten-spezifischen Stabile-Isotopen-Analysen
Ferlian O., Cesarz S., Marhan S., Scheu S. (2014): Carbon food resources of earthworms of different ecological groups as indicated by 13C compound-specific stable isotope analysis. Soil Biology and Biochemistry 77, 22–30. doi: 10.1016/j.soilbio.2014.06.002
Mehr Informationen:  doi.org
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Unterschiede in Nahrungsressourcen bei Springschwänzen anhand von Fettsäure- und Stabile-Isotopen-Analysen
Ferlian O., Klarner B., Langeneckert A. E., Scheu S. (2015): Trophic niche differentiation and utilisation of food resources in collembolans based on complementary analyses of fatty acids and stable isotopes. Soil Biology and Biochemistry 82, 28–35. doi: 10.1016/j.soilbio.2014.12.012
Mehr Informationen:  doi.org
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Verschiebung von Nahrungsspektren räuberischer Bodentiere mit Waldnutzungstypen anhand von Fettsäure- und Stabile-Isotopen-Analysen
Ferlian O., Scheu S. (2014): Shifts in trophic interactions with forest type in soil generalist predators as indicated by complementary analyses of fatty acids and stable isotopes. Oikos 123 (10), 1182–1191. doi: 10.1111/j.1600-0706.2013.00848.x
Mehr Informationen:  doi.org
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Nahrungsbeziehungen von Hundertfüßern anhand von Fettsäureanalysen: Unterschiede mit Individualentwicklung, Waldalter und Jahreszeit
Ferlian O., Scheu S., Pollierer M. M. (2012): Trophic interactions in centipedes (Chilopoda, Myriapoda) as indicated by fatty acid patterns: Variations with life stage, forest age and season. Soil Biology and Biochemistry 52, 33–42. doi: 10.1016/j.soilbio.2012.04.018
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Gong X., Chen T.-W., Zieger S. L., Bluhm C., Heidemann K., Schaefer I., Maraun M., Liu M., Scheu S. (2018): Phylogenetic and trophic determinants of gut microbiota in soil oribatid mites. Soil Biology and Biochemistry 123, 155-164. doi: 10.1016/j.soilbio.2018.05.011
Mehr Informationen:  doi.org
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Prey spectrum of forest soil predators across a land-use gradient using molecular gut content analysis
Günther B. (2012): Prey spectrum of forest soil predators across a land-use gradient using molecular gut content analysis. Master thesis, University Goettingen
Doc
Variationen in der Beutewahl von Hundertfüssern in Waldböden
Günther B., Rall B. C., Ferlian O., Scheu S., Eitzinger B. (2014): Variations in prey consumption of centipede predators in forest soils as indicated by molecular gut content analysis. Oikos 123 (10), 1192–1198. doi: 10.1111/j.1600-0706.2013.00868.x
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Fettsäuremuster als Biomarker für trophische Interaktionen: Veränderungen nach Nahrungswechsel und Hungern
Haubert D., Pollierer M. M., Scheu S. (2011): Fatty acid patterns as biomarker for trophic interactions: Changes after dietary switch and starvation. Soil Biology & Biochemistry 43, 490-494. doi: 10.1016/j.soilbio.2010.10.008
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Klarner B. (2013): Changes in trophic structure of decomposer communities with land use in Central European temperate forests. Dissertation, University Goettingen
Mehr Informationen:  ediss.uni-goettingen.de
Doc
Aufzeigen von Veränderungen der Ernährungsweise von Bodentieren in Wäldern unterschiedlicher Bewirtschaftung mittels stabiler Isotope
Klarner B., Ehnes R. B., Erdmann G., Eitzinger B., Pollierer M. M., Maraun M., Scheu S. (2014): Trophic shift of soil animal species with forest type as indicated by stable isotope analysis. Oikos 123 (10), 1173–1181. doi: 10.1111/j.1600-0706.2013.00939.x
Mehr Informationen:  doi.org
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Trophische Diversität und Nischentrennung in einer artenreichen Räubergilde; Natürliche Variation in stabilen Isotopenverhältnissen (13C/12C und 15N/14N) von Raubmilben (Acari, Mesostigmata) mitteleuropäischer Buchenwälder
Klarner B., Maraun M., Scheu S. (2013): Trophic diversity and niche partitioning in a species rich predator guild – Natural variations in stable isotope ratios (13C/12C, 15N/14N) of mesostigmatid mites (Acari, Mesostigmata) from Central European beech forests. Soil Biology and Biochemistry 57, 327–333. doi: 10.1016/j.soilbio.2012.08.013
Mehr Informationen:  doi.org
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Kompartimentierung und Energie-Kanäle im Bodentier-Nahrungsnetz untersucht mit stabiler Isotopen- und Fettsäuremuster-Analyse
Maraun M. (2012): Compartmentalization and energy channels within the soil animal food web investigated by stable isotope and fatty acid analyses. Dissertation, University Goettingen
Mehr Informationen:  ediss.uni-goettingen.de
Doc
Analysing the litter food web: Molecular detection of springtails (Insecta: Collembola) in arthropod predators
Micic A.(2009): Analysing the litter food web: Molecular detection of springtails (Insecta: Collembola) in arthropod predators. Thesis, Technische Universität Darmstadt
Doc
Zeitliche Dynamik und Varianz von Phospholipiden aus Boden und Streu in verschiedenen Wäldern und Regionen Deutschlands und der Einfluss von Landnutzung
Pollierer M. M., Ferlian O., Scheu S. (2015): Temporal dynamics and variation with forest type of phospholipid fatty acids in litter and soil of temperate forests across regions. Soil Biology& Biochemistry 91, 248-257. doi: 10.1016/j.soilbio.2015.08.035
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Diversität und funktionelle Struktur von Bodentiergemeinschaften legen nahe, dass Bodentier-Nahrungsnetze gegenüber Änderungen in der Waldnutzung gepuffert sind
Pollierer M. M., Klarner B., Ott D. Digel C., Ehnes R. B., Eitzinger B., Erdmann G., Brose U., Maraun M., Scheu S. (2021): Diversity and functional structure of soil animal communities suggest soil animal food webs to be buffered against changes in forest land use. Oecologia 196, 195–209. doi: 10.1007/s00442-021-04910-1
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Bestimmende Faktoren und zeitliche Fluktuation von Collembola Gemeinschaften und Reproduktionsweise in unterschiedlichen Waldtypen und Regionen
Pollierer M. M., Scheu S. (2017): Driving factors and temporal fluctuation of Collembola communities and reproductive mode across forest types and regions. Ecology and Evolution 7 (12), 4390-4403. doi: 10.1002/ece3.3035/10.1002/ece3.3035
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Stabile Isotope von Aminosäuren weisen darauf hin, dass Zersetzer-Mikroarthropoden im Boden sich hauptsächlich von saprotrophen Pilzen ernähren
Pollierer M. M., Scheu S. (2021): Stable isotopes of amino acids indicate that soil decomposer microarthropods predominantly feed on saprotrophic fungi. Ecosphere 12 (3), e03425. doi: 10.1002/ecs2.3425
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Trophischer Transfer von Marker-Fettsäuren von der basalen Ressource zum Prädator
Pollierer M. M., Scheu S., Haubert D. (2010): Taking it to the next level: Trophic transfer of marker fatty acids from basal resource to predators. Soil Biology & Biochemistry 42, 919-925. doi: 10.1016/j.soilbio.2010.02.008
Mehr Informationen:  doi.org
Doc
Phylogenetic diversity as proxy for functional diversity
Unger E. M. (2015): Phylogenetic diversity as proxy for functional diversity. Master thesis, University Göttingen
Doc
Auswirkungen von Landnutzung auf die Nematodengesellschaften in Wäldern gemäßigter Breiten
Wagner K. (2010): Auswirkungen von Landnutzung auf die Nematodengesellschaften in Wäldern gemäßigter Breiten. Thesis, HU Berlin
Doc
Basal resources and trophic level of macrofauna decomposers in beech and spruce forests as indicated by amino acid isotopes of carbon and nitrogen
Zusammensetzung von basalen Ressourcen und dem trophischen Level von Makrofauna Zersetzern in Buchen und Fichtenwald, wie von stabilen Isotopen von Kohlenstoff und Stickstoff in Aminosäuren angegeben
Wenglein R. (2021): Basal resources and trophic level of macrofauna decomposers in beech and spruce forests as indicated by amino acid isotopes of carbon and nitrogen. Master thesis, University Göttingen

Projekt in anderen Förderperioden

Waldboden mit Regenwurm und Hornmilbe
LitterLinks (Teilprojekt)
#Bodenbiologie & Stoffkreisläufe  #Tiere  #2020 – 2023  #Artenvielfalt […]
Tausendfüßler auf einem braunen Blatt
LitterLinks (Teilprojekt)
#Bodenbiologie & Stoffkreisläufe  #Tiere  #2011 – 2014  #2008 – 2011  #Artenvielfalt […]
Waldboden mit Regenwurm und Hornmilbe
LitterLinks (Teilprojekt)
#Bodenbiologie & Stoffkreisläufe  #Tiere  #2014 – 2017  #Artenvielfalt […]

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Prof. Dr. Stefan Scheu
Projektleiter
Prof. Dr. Stefan Scheu
Georg-August-Universität Göttingen
Dr. Sarah Bluhm
Mitarbeiterin
Dr. Sarah Bluhm
Georg-August-Universität Göttingen
Dr. Kerstin Heidemann
Mitarbeiterin
Dr. Kerstin Heidemann
Dr. Melanie Maraun
Mitarbeiterin
Dr. Melanie Maraun
Georg-August-Universität Göttingen
Melissa Jüds
Mitarbeiterin
Melissa Jüds
Georg-August-Universität Göttingen
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