Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

Collembolengemeinschaften in baden-württembergischen Waldböden

Communities of forest soil Collembola in the state of Baden-Wuerttemberg (Federal Republic of Germany)

Stierhof, Thomas


Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (8.673 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-13770
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2004/1377/

Bookmark bei del.icio.us


Freie Schlagwörter (Deutsch): Apterygota , Collembola , Biogeographie , Bioindikation , Waldboden
Freie Schlagwörter (Englisch): Apterygota , Collembola , biogeography , bioindication , forest soil
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Tiere (Zoologie)
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 17.12.2003
Erstellungsjahr: 2003
Publikationsdatum: 10.02.2004
Kurzfassung auf Deutsch: Eine Metaanalyse von Datenbankauszügen der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg wurde vorgenommen über die 1985-93 auf 63 Wald-Dauerbeobachtungsflächen des Ökologischen Wirkungskatasters gefangenen streu- und bodenbewohnenden Collembolen. Die Untersuchung erstreckte sich auf für die Naturräume des Landes repräsentative, naturnahe Altwälder in ganz Baden-Württemberg. Mit Bodenproben waren über 111.000 Springschwänze aus ca. 120 Arten erfasst worden.

Die Collembolenzönosen der baden-württembergischen Waldböden bilden ein Kontinuum entlang mehrerer Gradienten: Waldgesellschaft, Boden (Bodenart, Basen- und Nährstoffgehalte), Klima (vermittelt vor allem durch die Höhe ü. NN) und geographische Lage. Eine deutliche Differenzierung ergibt sich zwischen eu- und oligotraphenten Waldgesellschaften, besonders zwischen eutraphenten Laubwäldern und den oligotraphenten Nadelwäldern. Die Ursachen hierfür dürften neben der vertikalen Zonierung Unterschiede der Streuzusammensetzung und der Abbauwege (bakterielle bzw. pilzliche Zersetzung) sein. Differenzen zeigen sich auch in der Collembolenfauna der Landesteile. Dies kann einerseits auf die naturräumliche Gliederung zurückgeführt werden, andererseits sind historische Faktoren zu vermuten wie die unterschiedliche Herkunft der einzelnen Arten und die Kolonisation des Gebietes seit der letzten Eiszeit.

Die mittlere Artenzahl je Dauerbeobachtungsfläche beträgt 35. Sie ist positiv mit der Höhe über NN, der Jahresniederschlagssumme, dem Humusgehalt und der mikrobiellen Biomasse korreliert, negativ mit der Jahresmitteltemperatur. In den Gemeinschaften dominieren wenige Taxa, die als Generalisten einzustufen sind: Isotoma notabilis, die Tullbergia krausbaueri-Gruppe, Isotomiella minor, Folsomia quadrioculata und manolachei, Lepidocyrtus lignorum, Onychiurus armatus s.str. und Megalothorax minimus. Sie zeigen zwar z.T. signifikante Korrelationen zu Umweltvariablen, kommen aber in hoher Dichte fast über das gesamte Standortspektrum vor. Die Evenness nimmt von den eutraphenten Laubwäldern zu den oligotraphenten Nadelwäldern ab. Sie ist negativ mit der Collembolen-Gesamtabundanz korreliert.

Es besteht eine positive Beziehung zwischen lokaler Abundanz und Verbreitung (Zahl der Fundorte) der Collembolenarten im Untersuchungsgebiet. Die Relation ist allerdings nicht eindeutig. Seltene Arten weisen stets geringe lokale Individuendichten auf; unter den weit verbreiteten Taxa kommen manche in hohen, andere in niederen Abundanzen vor.

Die gefangenen Tiere gehören fast alle dem euedaphischen oder dem hemiedaphischen Lebensformtyp an. Der Anteil der Euedaphischen steigt mit der Höhe über NN und den Jahresniederschlägen. Die hemiedaphischen Taxa dominieren unter wärmeren und trockeneren Bedingungen im Tiefland.

Die höchsten Gesamtabundanzen wurden in den höher gelegenen Gebieten der südlichen Landeshälfte gefunden. Es besteht eine negative Beziehung zum Jahresmittel der Temperatur. Oligotraphente Waldgesellschaften mit Moderhumus weisen signifikant höhere Collembolendichten auf als eutraphente auf Mull. Die Gesamtabundanz unterliegt sehr starken Fluktuationen, eine ausschlaggebende Bedeutung der Bodenfeuchte ist zu vermuten. Je ausgeprägter die Dichteschwankungen, desto größer sind die Unterschiede in der Dominanzstruktur zwischen den Jahren. Zusammenhänge mit anthropogenen Störungen sind nicht zu erkennen. Im Frühjahrsaspekt dominieren stets hemiedaphische Taxa, im Herbst überwiegen meist die euedaphischen Formen.

Zahlreiche Fälle von Vikarianz und Gruppen häufig gemeinsam auftretender Arten konnten festgestellt werden. Als Ursache sind hierfür in erster Linie ähnliche Reaktionen auf Standortparameter zu sehen. Interaktionen zwischen den Taxa dürften von untergeordneter Bedeutung sein.

Die Diskussion greift den Einsatz von Springschwänzen im passiven Biomonitoring auf. Es bestehen zwar zahlreiche signifikante Korrelationen zwischen den Artenabundanzen und verschiedensten Umweltvariablen, die Beziehungen sind aber aufgrund einer hohen Wertestreuung nicht eng. Deshalb sind quantitative Schlüsse aus Collembolenabundanzen in Waldböden auf die Standortparameter mit einer erheblichen Unsicherheit behaftet. Abundanz- und Dominanzdynamik der Collembolengemeinschaften hängen sehr stark von der Witterung und Schwankungen des Mikroklimas ab. Gerichtete Entwicklungen, bedingt z.B. durch eine Versauerung des Bodens, können dadurch kaschiert werden.

Der Arbeit ist ein Ergänzungsband angefügt, der Verbreitungskarten und ausführliche Angaben zur Autökologie der auf den Wald-Dauerbeobachtungsflächen in Baden-Württemberg aufgefundenen Collembolenarten enthält, dazu eine Liste aller im Land und angrenzenden Gebieten nachgewiesenen Taxa mit zugehörigen Literaturquellen. Für Baden-Württemberg sind derzeit 260 Arten als nachgewiesen, weitere 34 als zweifelhaft verzeichnet.
Kurzfassung auf Englisch: A metaanalysis was performed using data of litter and soil inhabiting Collembola sampled in 63 permanent forest observation plots located in Baden-Wuerttemberg (Germany). The data had been gathered by the ‘Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Wuerttemberg’ from 1985 to 1993 in the context of a survey on air pollution effects on soil biota (‘Ökologisches Wirkungskataster’). The survey covered semi-natural mature deciduous and coniferous forest stands that represent a wide range of ecological conditions typical for Baden-Wuerttemberg. More than 111.000 individuals belonging to app. 120 species had been extracted from soil samples.

The collembolan communities could be ordered along environmental gradients according to forest type, soil composition, climate (mainly depending on elevation) and geographic position. A clear distinction was possible between deciduous forests on nutrient rich soils and coniferous forests on nutrient poor soils. The differentiation between the collembolan communities of these two forest types was partly due to climatic conditions, with deciduous forests mainly growing in lowlands and coniferous forests mainly growing in mountainous regions. In addition, differences in litter composition and in the decomposition pathways (driven by bacteria or fungi) may have been important. Ecological conditions and historical factors (e.g. different provenance of species, colonisation mode since the last glacial period) additionally modulated the actual composition of the collembolan communities.
The mean number of collembolan species per site was 35. Species richness was positively correlated to altitude (a.s.l.), mean annual precipitation, organic content and microbial biomass. It was negatively correlated to mean annual temperature. A few generalists generally dominated the communities: Isotoma notabilis, Tullbergia krausbaueri-group, Isotomiella minor, Folsomia quadrioculata and F. manolachei, Lepidocyrtus lignorum, Onychiurus armatus s.str. and Megalothorax minimus. Though these taxa were in some cases also significantly correlated to certain environmental variables, they occurred in high densities at almost every forest site included in this study. Community evenness decreased from deciduous forests on rich soils to coniferous forests on poor soils. Evenness was negatively correlated to the total abundance of Collembola. Local abundance of species was positively correlated to distribution (i.e. the number of sites occupied). However, in addition to rare species some widely distributed taxa also occurred in small local abundances.
Almost all collembolan species either belonged to the euedaphic or to the hemiedaphic life form. The share of euedaphic individuals increased with altitude and mean annual precipitation. Hemiedaphic taxa dominated in the warmer and less humid climate of the lowlands. Total abundance was at maximum in the more elevated parts of the study region, namely in its southern parts. This parameter was negatively correlated to mean annual temperature. Collembolan density was significantly higher in forests growing on poor soils with the humus type moder than stands growing on rich soils with the humus type mull.

Total abundance varied considerably during the investigation period. This was probably largely due to fluctuations in soil moisture. Density fluctuations were positively correlated to interannual changes in the dominance structure. No indication for a human impact was found. The communities were always dominated by hemiedaphic species in spring, while euedaphic taxa dominated in autumn. The various cases of vicariance as well as the many cases of coexistence can probably be explained by species-specific reactions to certain attributes of the habitats. No evidence for interspecific interactions was found.

One chapter of the discussion focuses on the use of springtails for passive biomonitoring. Though numerous significant correlations between species abundance and various environmental variables were found, variance explanation was generally low. The value of Collembola densities for predicting the properties of forest habitats is thus very limited. The strong impact of actual changes in atmospheric conditions and microclimate on absolute and relative densities may conceal long-term trends caused e.g. by chronic acidification of the soil.

A supplementary volume provides distribution maps and detailed information on the ecology of all the species found at the permanent observation plots of Baden-Wuerttemberg. This volume also includes the regional species list of Baden-Wuerttemberg and adjacent territories as well as all literature sources. So far 260 collembolan species and 34 taxa with questionable taxonomic status have been found in Baden-Wuerttemberg.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand