Regenwürmer – integrierte Ökosystemingenieure

Der globale Bedarf an Nahrung und Energie treibt die Forschung zur nachhaltigen Nutzung der schnell schwindenden natürlichen Ressourcen unseres Planeten voran. Eine kreative Initiative betrachtete alte Landnutzungssysteme, die Millionen von Menschen unterstützten, ohne offensichtliche negative Auswirkungen auf die Biodiversität und die Widerstandsfähigkeit des Ökosystems.

Amazonian Dark Earths (ADEs) ist ein Ökosystemmodell, das auf Standorten mit stark nährstoffangereicherten Böden und einer hervorragenden Kapazität zur Sequestrierung von Kohlenstoff basiert. Als Teil des von der EU finanzierten Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships baute das HOOKaWORM-Projekt auf ADEs auf, um ein neues Modell für die alte Landnutzung voranzutreiben. „Um Einblicke in das ADE, ein zutiefst vom Menschen verändertes Ökosystem, das das Ergebnis einer langfristigen Mensch-Umwelt-Interaktion ist, zu gewinnen, haben wir die vernachlässigte Zusammensetzung und Aktivität dieser Böden in der Biodiversität im Boden charakterisiert“, sagt Projektmitarbeiter Dr. Luis Cunha.

Neue Werkzeuge für eine neue Landschaftsrealität

Als erste Bewertung der Bodenmakrofauna in diesen besonderen Böden musste HOOKaWORM neue Methoden und Protokolle übernehmen und entwickeln und entsprechende Schulungen für die Erforschung dieser Landschaft anbieten. „Der größte Teil der Neuerung in diesem Projekt steht in direktem Zusammenhang mit dem Einsatz genomischer Ansätze, um das gesamte Spektrum der Regenwürmer zu katalogisieren und zu zeigen, wie diese Tiere interagieren, um die Eigenschaften der Böden zu erhalten“, erklärt Dr. Cunha.

Die Ergebnisse unterstreichen das Fortbestehen der historischen Bodenanreicherung nach Tausenden von Jahren, aber die heutige Landnutzung fördert den Nährstoffabbau und reduziert die Biodiversität. „Die Ergebnisse unterstützen die Vorstellung, dass der Mensch ein kontrastreiches, hochfruchtbares System aufgebaut und erhalten hat und die Biodiversitätsmuster in Amazonien irreversibel verändert hat“, sagt Dr. Cunha.

Der Beitrag von Bodenbiota zu dunklen Erden

Die Projektpartner beschrieben erfolgreich 45 Arten von Regenwürmern mit molekularen Werkzeugen, die teilweise neu in der Wissenschaft sind. Ihre Forschung zeigt, dass Regenwürmer eines der wichtigsten Bodentiere in ADEs sind. „Die biologische Aktivität in Böden wurde bei ADEs signifikant erhöht, mit einem höheren Anteil an ökosystemtechnischen Tieren, sowohl in der Anzahl als auch in der Biomasse“, sagt Dr. Cunha.

Diese Ergebnisse veranlassten das HOOKaWORM-Team, diese Ökosystemingenieure in eine überarbeitete Version des akzeptierten ADE-Modells aufzunehmen, da sie wichtige Funktionen bei der Entstehung und dem Nährstoffkreislauf/Resilienz von ADE-Böden darstellen. Die entsprechenden Arbeiten und Modellvorschläge werden in der Arbeit „Bodentiere und Pedogenese“ vorgestellt: Die Rolle der Regenwürmer in anthropogenen Böden“, veröffentlicht in der Zeitschrift Soil Science.

Verstehen der Vergangenheit zur Planung einer nachhaltigen Zukunft

„Die Arbeit in HOOKaWORM unterstützt eine Vision, in der Menschen als Nischenbauer angesehen werden können und in der alte Menschen anerkanntermaßen viel darüber wissen, wie man mit den natürlichen Ressourcen umgeht, die wir noch nie zuvor in Betracht gezogen haben“, betont Dr. Cunha. Dies könnte weitreichende Auswirkungen auf die indigenen Gemeinschaften in Amazonien haben. „Die Anerkennung des Wissens der lokalen Bevölkerung über die Bewirtschaftung der Waldressourcen würde es ihnen ermöglichen, an einem Tisch zu sitzen, wenn Entscheidungen über tropische Wälder getroffen werden.“

Ein weiteres wichtiges Ergebnis von HOOKaWORM wird sicherstellen, dass diese Arbeit weiterhin lokale und globale Vorteile bringt. Während des Projekts gab Dr. Cunha den Anstoß zur Schaffung eines internationalen Kooperationsnetzwerks namens Terra Preta de Índio, das in ADE oder indische Schwarze Erde übersetzt wird. Die TPI-Mitglieder, die derzeit fast 100 Forscher aus 20 Ländern und 35 Institutionen zusammenbringen, kombinieren die Expertise in Anthropologie und Archäologie mit der der Pedologie, Biogeochemie und Bodenbiologie. Das Team, so Dr. Cunha, „baut einen belastbaren wissenschaftlichen Weg und wird in zukünftigen vielschichtigen Projekten neue technologische Ansätze nutzen, um weitreichende Erkenntnisse und Auswirkungen zu liefern“. Seit der Gründung des TPI im Jahr 2015 wurden drei Workshops organisiert.

Zukünftige Arbeiten zielen darauf ab, besser zu verstehen, wie Bodenanreicherungspraktiken in ADEs Modelle zur Intensivierung der Landnutzung unterstützen können. Dr. Cunha stellt auch die Absicht fest, eine Technik zur Gewinnung exogener DNA aus Bodenproben voranzutreiben. „Dies wäre fruchtbar für alle Maßnahmen zur Umweltüberwachung und Bewertung der Gesundheit des Ökosystems.“

Mehr Informationen:
Luis Cunha et al. Bodentiere und Pedogenese, Bodenkunde (2016). DOI: 10.1097/SS.000000000000000000000000000144

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