Unter uns: ein Universum
Ausmaß und Bedeutung der Bodenbiodiversität sind erkannt, viele Mechanismen noch rätselhaft.
Unter unseren Füßen existiert eine dunkle, geheimnisvolle Welt so immens, dass auch Vergleiche nur begrenzt bei ihrer Vorstellung helfen. Ein paar Versuche: Die vereinte Biomasse aller Regenwürmer auf dem Planeten ist 30 Mal größer als die aller wildlebenden Wirbeltiere. Nematoden, winzige Fadenwürmer mit fast 30 000 beschriebenen und hunderttausenden geschätzten Arten, sind so zahlreich, dass auf jeden Menschen 57 Milliarden von ihnen kommen. In einer Handvoll Boden leben häufig so viele Organismen wie Menschen auf der Erde. Lassen sich die Dimensionen erahnen?
Viele dieser Lebewesen, vor allem die kleinsten, sind auch der Wissenschaft noch rätselhaft, viele sind noch zu entdecken. Sicher ist: Es handelt sich um unendlich komplexe Gemeinschaften, verflochten in vielschichtigen Nahrungsnetzen, durch die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung jedoch auch isoliert. Die geheimnisvolle Welt – das sind viele Mikro-Welten: „Selbst an der gleichen Beprobungsstelle existieren Organismen, die auf verschiedenen Bodenpartikeln oder in verschiedenen kleinen Bodenporen leben, wie in unterschiedlichen Universen.“
So steht es in einem kürzlich in Nature Reviews Biodiversity erschienenem Paper zu „Bodenbiodiversität und ihre Auswirkungen auf Ökosysteme“ in dem 19 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Bilanz darüber ziehen, was in den vergangenen Jahren zu diesem Zusammenhang herausgefunden wurde und wo es noch große Lücken im Wissen gibt.
Fast 60 Prozent der Arten auf unserem Planeten sind mit dem Boden verbunden.
Seebers Domäne in diesem Kosmos ist die Makrofauna (Bodentiere über zwei Millimeter Größe) in alpinen Böden – ein Gebiet, über das wir noch viel zu wenig wissen, wie sie sagt. „Wenige Forschungsgruppen befassen sich mit Bergböden. Die Erhebungen sind sehr aufwendig. Man muss weit gehen, kann nur in wenigen Monaten Proben nehmen.“ Sie hat sich dem Thema verschrieben, seit sie vor fast 26 Jahren in ihrer Dissertation der Frage nachging, wie sich die Gemeinschaft der Bodentiere ändert, wenn Almen nicht mehr bewirtschaftet werden. „Die Biodiversität nimmt zu, aber die Regenwürmer verschwinden.“ Regenwürmer sind ihr Fachgebiet im Fachgebiet. Für diese enorm aktiven „Ökoingenieure“ (Seeber) ist hinreichend belegt, welche vielfältigen und unverzichtbaren Aufgaben sie erfüllen: Sie zerlegen organisches Material, ihr Kot ist reich an Nährstoffen und macht den Boden fruchtbar, ihr unermüdliches Graben lockert, belüftet und durchmischt ihn, und es verbindet seine Schichten (bleibt dieser letzte Job unerledigt, erklärt Seeber, kommt es beispielsweise viel leichter zu Erosion). Bei unzähligen anderen Organismen jedoch sind die Funktionen weit weniger klar. „Es gibt noch viele blinde Flecken“, sagt Seeber. Eine besondere Herausforderung liegt darin, den kausalen Zusammenhang zwischen Artenvielfalt im Boden und konkreten Ökosystemfunktionen zu zeigen.
Vieles liegt noch im Dunkeln, weil … es im Dunkeln liegt. Forschende sprechen vom Boden als „Black Box“, denn die Vorgänge in seinem Inneren entziehen sich direkter Beobachtung. Doch auch ohne alle komplexen Zusammenhänge zu kennen, hat die Wissenschaft schon ein gutes Bild davon, was die Organismengemeinschaften im Boden insgesamt leisten: Nährstoffkreisläufe, Abbau organischer Stoffe, Pflanzenproduktivität, Klimaregulierung, Bekämpfung von Krankheitserregern – alles hängt mit ihrer Aktivität zusammen.
„Die Erkenntnis, dass der Boden nicht getrennt zu betrachten ist, sondern als Teil des gesamten Ökosystems, war in den vergangenen Jahren eine fundamentale Veränderung im Verständnis“, sagt Seeber. „Für die Forschung bedeutet das, in größeren Zusammenhängen zu denken.“ Derzeit ist sie unter anderem an einem Projekt beteiligt, das mit zwölf Partnern in ganz Europa untersucht, wie klimatische Bedingungen die Streuzersetzung beeinflussen, also den Abbau von Laub, Nadeln und anderem toten Pflanzenmaterial.
Der Blickwinkel ist weiter geworden, das unterstreicht auch der Bodenökologe Michael Steinwandter von Eurac Research, ebenfalls unter den Autoren des kürzlich erschienenen Papers. „Früher hat man vor allem spezifische Fragen lokal beantwortet. Jetzt ist der Moment gekommen, die Puzzleteile zusammenzufügen, Verbindungen herzustellen.“
Steinwandter und Seeber arbeiten zusammen, seit sie seine Masterarbeit betreute. Für seine Doktorarbeit ging er dann dem von ihr entdeckten Verschwinden der Regenwürmer weiter auf den Grund: Sie verkümmern, fand er heraus, weil sie durch die Verbuschung nur mehr magere Kost bekommen. „Das Strauchmaterial, auf das sich ihr Nahrungsangebot zunehmend reduziert, ist weniger nahrhaft als Gras. Das wirkt sich aus: die Würmer werden später geschlechtsreif, haben weniger Nachwuchs … und so geht ihre Zahl immer weiter zurück.“
Steinwandter sagt, ein augenfälliges Maß für die großen Fortschritte in der Bodenbiodiversitätsforschung in den vergangenen Jahren sei die Größe der Konferenzen. „Es nahmen immer mehr Fachleuchte aus immer mehr Disziplinen teil: 2017, in Nanjing in China, waren wir beispielsweise 3000.“ Führte die Bodentierforschung lange ein gewisses Nischendasein – „wir waren diese kleine Gruppe, die sich mit Krabbeltieren befasst“, sagt Steinwandter – so ist es damit vorbei: „Wir sind jetzt eng mit den anderen Gebieten vernetzt. Denn die Bodenfauna beeinflusst, wie fruchtbar der Boden ist, oder wie viel Kohlenstoff er speichert bzw. an die Atmosphäre abgibt.“
Das Bewusstsein, dass das Leben im Boden essentiell ist für das Leben über der Erde hat auch die Politik erreicht. Die EU hat seit 2021 eine Soil Mission, und 2025 wurde ein Soil Monitoring Law verabschiedet, das die Mitgliedstaaten zu regelmäßigen, harmonisierten Bodenerhebungen verpflichtet, womit Böden erstmals eine so systematische Beobachtung erfahren werden wie Wasser und Luft. „Der Boden wurde lange sehr stiefmütterlich behandelt“, sagt Seeber. „Mittlerweile hat man verstanden, dass Bodengesundheit eng mit Ökosystemgesundheit zusammenhängt, mit menschlicher Gesundheit.“
Was Bodengesundheit genau ausmacht, ist allerdings noch nicht vollständig beantwortet. „Da gibt es noch viel zu verstehen“, sagt Seeber: „Braucht es viele Arten oder nur bestimmte? Ist eine hohe Individuendichte wichtig? Wie muss der Boden physikalisch, chemisch, biologisch beschaffen sein?“
Noch ist nicht klar, ob die Artenvielfalt im Boden schwindet wie über der Erde.
Noch unklar ist auch, ob die Artenvielfalt im Boden schwindet wie über der Erde. Die Antwort könnte für unterschiedliche Organismengruppen anders ausfallen: Mikrobiologische Untersuchungen im Rahmen des Biodiversitätsmonitoring Südtirol haben beispielsweise gezeigt, dass die Bakterienvielfalt in gestörten Böden oft höher ist als in ungestörten. Für die Bodenfauna schließt Seeber dies aus, aber belastbare Daten gibt es noch nicht.
Viele Wissenslücken in der Bodenbiodiversitätsforschung hängen mit einem grundlegenden Problem zusammen: Es fehlen Langzeitdaten. Was wiederum zu tun hat mit mangelnder Standardisierung der Methoden. Selbst wenn es, was selten ist, Daten von wiederholten Untersuchungen am gleichen Ort gibt, sind sie oft nicht vergleichbar, weil sie anders erhoben wurden. „In diesem Punkt sind wir im Vergleich zu vielen anderen Disziplinen deutlich hinterher“, sagt Seeber.
In einer Pilotstudie, die sie im Rahmen des EU-Programms biodiversa+ im Auftrag der Provinz Bozen koordiniert, entwickelt sie mit Partnern aus zehn Ländern Standardmethoden für die Erfassung der Bodenbiodiversität – Ende des Jahres wird sie in einem Bericht Vorschläge für ein europaweites Monitoring unterbreiten.
Wollen Forschende ein Bild von der biologischen Vielfalt in einem Lebensraum gewinnen, haben sie heute Möglichkeiten, die noch vor zwanzig Jahren unvorstellbar waren. Besonders in den molekularen Methoden war der Fortschritt enorm. Die Analyse von Umwelt-DNA (eDNA) beispielsweise erlaubt es, Arten anhand hinterlassener Erbgutspuren nachzuweisen – ohne Notwendigkeit, den Organismus zu sehen und morphologisch zu bestimmen.
Die Methode ist schnell und kosteneffizient, gibt aber nur Auskunft darüber, wer da ist und sagt nichts zu den Tieren selbst (Sind sie adult? Wie ist die Biomasse?). Seeber und Steinwandter sehen sie deshalb als Ergänzung, nicht als Ersatz für die traditionellen Methoden, die in der Bodentierforschung vor allem zwei sind: Für alles, was auf dem Boden krabbelt, werden Becher als Bodenfallen eingegraben; um Tiere zu erfassen, die im Boden leben, nimmt man Bodenziegel ins Labor mit, wo die Bewohner in einem speziellen Gerät mittels Wärme nach draußen getrieben werden.
Boden mitzunehmen ist nichts, was Julia Seeber leichten Herzens tut. „Leider sind wir ziemlich destruktiv“, sagt sie. Bodenbildung ist nämlich ein sehr langsamer Prozess, und noch langsamer in der rauen Umwelt über der Baumgrenze, die sie untersucht. „Wenn ich mit Studierenden Proben entnehme, halte ich ihnen vor Augen, dass es hunderte Jahre dauern kann, bis sich ein Zentimeter Boden bildet. Boden ist wirklich eine nicht erneuerbare Ressource.“ Für ein verlässliches Bild eines Habitats braucht sie fünf Proben von 20 mal 20 cm, und 10 cm Tiefe. Ihre Forschungsgruppe ist dazu übergegangen die Bodenziegel, einmal von der Makrofauna befreit, zurück auf den Berg zu tragen und wieder einzusetzen.
Das Leben in Bergböden hat einen Vorteil, der sie als Modell interessant macht: Es ist überschaubar. Jedenfalls im Vergleich zu Tieflandböden mit ihrer unendlich großen und vielfältigen Bevölkerung, „wo gefühlt jeder mit jedem interagiert“, wie Steinwandter es ausdrückt: „Je größer die Höhe, desto weniger Player sind unterwegs.“ Diese reduzierte Komplexität macht es einfacher, den Einfluss einzelner Faktoren zu untersuchen. In Zeiten des Klimawandels sind alpine Böden außerdem eine Art Zukunftslabor: Berggebiete erwärmen sich doppelt so schnell wie der Rest der Welt. „Wir müssen uns beeilen, diese Orte zu erforschen, bevor man nicht mehr sagen kann, wie sie einmal waren“, sagt Steinwandter.
Er bricht demnächst nach Schottland auf: Am James Hutton Institute in Aberdeen wird er fünf Monate lang mit einer Forschungsgruppe arbeiten, die auf alpine Böden in den schottischen Highlands spezialisiert ist, und besonders auf eDNA. „Die Idee ist, dass ich diese Methode für unseren Kontext, die alpinen Bodentiere hier, perfektioniere, für den sie noch nicht ausprobiert wurde, und im Gegenzug der Gruppe am James Hutton Institute etwas von unserer Expertise in den klassischen Methoden vermittle.“
In Zukunft sollte eine Kombination der Methoden es dann erlauben, ein umfassenderes Bild des Lebens in Bergböden zu gewinnen und gleichzeitig weniger stark in die Umwelt einzugreifen. In einem ganz konkreten Aspekt würde Seebers und Steinwandters Arbeit auch leichter: Sie müssten eine geringere Anzahl schwerer Bodenziegel ins Tal hinuntertragen – und wieder den Berg hinauf.
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