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Der Dschungel im Boden Ein Bilderbuch über eine der wichtigsten Ressourcen der Menschheit

Unter unseren Füssen wimmelt es von den eigenartigsten Lebensformen. Der Boden ist einer der artenreichsten Lebensräume der Welt. In jedem Quadratmeter tummeln sich Hunderte von Asseln, Hundertausende von Springschwänzen und Millionen von Nematoden. Dieses Buch zeigt, wie diese aussehen, was genau sie im Boden machen und was sie für uns Menschen und das Ökosystem leisten. Die Produktion der meisten Nahrungsmittel ist direkt oder indirekt abhängig von ihnen. Wenn die Milliarden von Kleinstlebewesen nicht wären, hätten wir schlicht nichts zu essen. Ebenso sorgen sie für sauberes Trinkwasser und helfen Wissenschaftlerinnen bei der Beantwortung der grossen Fragen der Menschheit; etwa, was das Altern ist und wie wir es verlangsamen können. Das Buch ist im Zusammenhang mit dem Citizen-Science-Projekt «Beweisstück Unterhose» entstanden. Dieses Projekt von Agroscope und der Universität Zürich will die Gesundheit des Bodens anhand vergrabener Unterhosen wissenschaftlich untersuchen.

Der Dschungel im Boden

Atlant Bieri Siriporn Bieri

Der Dschungel im Boden Ein Bilderbuch über eine der wichtigsten Ressourcen der Menschheit

ISBN 978-3-03922-103-5 Werd & Weber Verlag AG CH-3645 Thun/Gwatt www.weberverlag.ch www.werdverlag.ch

neutral Drucksache No. 01-12-409142 – www.myclimate.org © myclimate – The Climate Protection Partnership

Eine Zivilisation auf Erde gebaut

Milliarden von Lebewesen tummeln sich unter unseren Füssen. Ihre Arbeit für unsere Zivilisation ist unersetzlich: Sie lassen unsere Pflanzen wachsen, stellen sauberes Trinkwasser her und rezyklieren organische Abfälle.

Der Boden ist ein Gemisch aus Mineralien, organischem Material, Mikroben-Fäkalien und Nährstoffen. Das tönt weder appetitlich noch spektakulär, doch bildet es die Basis unserer Zivilisation. 99 Prozent der Kalorien, die wir jeden Tag in uns aufnehmen, stammen letztendlich aus dem Boden. Er bildet das Substrat, auf dem unsere Nutzpflanzen wie Weizen, Mais, Tomaten, Apfelbäume, Klee und Gras wachsen. Wenn man es sich genau überlegt, dann wäre die rasante Evolution des Menschen ohne die Gegenwart des Bodens kaum möglich gewesen. Denn seiner Fruchtbarkeit bediente sich der Mensch seit der frühesten Urzeit. Selbst die Höhlenmenschen, die sich von Wildtieren wie Mammuts ernährten, hingen an einem riesigen Nahrungsnetz, das unter dem Boden seinen Ursprung hatte. Gleiches gilt für die Pfahlbauer, die Jahrtausende später auf dem Boden in den Hinterhöfen ihrer Stelzenhäuser Hirse und Emmer anbauten. Später begründeten ganze Hochkulturen ihre Stärke, Kreativität und ihre Schaffenskraft auf einem Heer von Bodenorganismen. Im alten Ägypten ernährten sich die Menschen hauptsächlich von Getreide und Fleisch. Beides wäre ohne die grosse Fruchtbarkeit des Nildeltas nicht möglich gewesen. Jedes Jahr wurde es bei Hochwasser mit frischem Schlamm überspült. Schlamm, der aus organischem Material bestand, der von Bakterien, Rädertierchen, Pilzen und vielen weiteren Organismen des Bodens bereitgestellt wurde.

Sogar die Hochkultur der Inkas, deren Reich sich über die unwirtlichen Felsen der Anden ausbreitete, waren auf die Mikroorganismen unter ihren Füssen angewiesen. Sie schufen ihnen an den steil abfallenden Hängen mit ihren terrassierten Äckern ein Heim und sorgten mit Bewässerungssystemen dafür, dass es ihnen nie an Feuchtigkeit mangelte. Bis zum heutigen Tag stellen Böden mit ihren Heerscharen von Organismen die Nährstoffe für unsere Nutzpflanzen bereit. Manchmal greifen sie diese buchstäblich aus der Luft, wie dies etwa die Knöllchenbakterien tun (siehe Seite 63). Meistens jedoch stellen sie die Nährstoffe durch den Abbau organischen Materials bereit. Das tönt harmlos, doch tatsächlich ist es das grösste Recyclingunternehmen der Erde. Alles tierische oder pflanzliche Material, das auf dem Boden liegen bleibt, wird von den Springschwänzen, Pilzen, Bakterien und vielen weiteren Arbeitern in seine Grundbestandteile zerlegt, umgebaut und in neues Erdreich und Pflanzennährstoffe aufbereitet. Es gibt sogar Bakterien, die giftige Chemikalien oder Erdöl abbauen können. Das dauert zwar viel länger als bei einem Ast, zeigt aber, dass Böden auch mit menschgemachten Verunreinigungen fertig werden, wenn sie genug Zeit dafür haben. Dabei schafft die Artenvielfalt unter unseren Füssen auch ein ganzes Netzwerk aus winzigen

Hohlräumen, indem sie sich durch den Untergrund gräbt, bohrt und zwängt. Das Volumen dieser Hohlräume macht zusammengezählt rund die Hälfte des gesamten Bodens aus. Dieses «Nichts» hat eine wichtige Bedeutung. Denn es sorgt dafür, dass Böden durchlüftet werden und so stets mit Sauerstoff versorgt sind. Ebenso verleihen sie dem Boden die Fähigkeit, Wasser wie ein Schwamm zu speichern. Das ist für die Landwirtschaft und den Gartenbau von grosser Bedeutung, aber auch für die Sicherheit von Städten und Dörfern in den Talebenen. Denn die Böden halten mit ihrer schwammigen Struktur das Wasser bei Starkniederschlägen fest und sorgen so dafür, dass es in den Tälern nicht zu Überschwemmungen kommt. Während das Wasser in den unzähligen grossen und kleinen Kavernen lagert, wird es von den Milliarden von Bodenorganismen gereinigt. Sie filtern Schwebestoffe aus dem Wasser oder nehmen die in ihm gelösten Nährstoffe in sich auf (siehe Seite 56). Später scheiden sie beides als nährstoffreichen Kot wieder aus. Dieser Kot ist nichts anderes als winzige Bodenkrümel, die nun in das riesige unterirdische Höhlensystem eingebunden sind. Nach seiner Reinigung gelangt das Wasser schliesslich in Bäche, Flüsse und Seen oder sprudelt trinkbereit aus Grundwasser- und Quellfassungen. Die Biodiversität im Boden ist aber auch eine riesige Ressource für die Biotechnologie und die

Medizin. Schon vor einem halben Jahrhundert haben uns Pilze und Bakterien aus dem Boden Antibiotika geliefert, die bis heute Millionen Menschen jedes Jahr das Leben retten. Inzwischen hat die Wissenschaft viele weitere chemische Verbindungen aus dem Reich der Bodenorganismen entdeckt. Unter anderem Enzyme, die in der Medizin oder Industrie zum Einsatz kommen, beispielsweise für die Herstellung von Seifen oder Waschmitteln oder als Heilmittel bei Darmverschlüssen beim Menschen. Die Bedeutung des Bodens und seiner Artenvielfalt kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Wenn wir ihn verlieren, verlieren wir die Grundlage für unsere Zivilisation. Beim nächsten Müsli oder beim nächsten Glas Hahnenwasser sollten wir kurz innehalten und den kleinen Helfern wenige Zentimeter unter uns einen stillen Dank aussprechen.

Eine neue Haut für die Steinwüste

Bodenorganismen haben in den letzten 12 000 J ahren mitgeholfen, rund zwei Meter Boden aufzubauen. Das macht rund 0,2 Millimeter pro Jahr. Auf der rechten Seite des Bildes wird diese Leistung sichtbar. Das ist die Welt, wie wir sie heute kennen mit Wiesen, Feldern, Bäumen und bewaldeten Berghängen. Die linke Seite zeigt die Vergangenheit. Hier sind das von den Gletschern liegengelassene Geröll und die Felsbrocken immer noch unbedeckt von Boden.

So wie auf der vorherigen Seite hat es in der Schweiz tatsächlich einmal ausgesehen. Das war vor 12 000 Jahren. Die Gletscher der Eiszeit haben sich gerade zurückgezogen und einen gigantischen Haufen Geröll zurückgelassen. In diesem war es zunächst tot und leer. Doch jenseits des Gerölls in den Gebieten, die auch schon während der Eiszeit eisfrei waren, gab es Grassteppen, Moore, Wälder und Auen. Dort lebten Tausende von Pflanzen- und Tierarten. Wichtiger noch, es gab dort eine Menge Boden mit vielen Mikroorganismen. Sie wurden nun mit dem Wind oder an den Füssen von Vögeln als blinde Passagiere in die neuen eisfreien Gebiete transportiert. Auf den langsam verwitternden Steinen fanden sie gerade genug Nährstoffe, um sich anzusiedeln. Es bildeten sich die ersten zaghaften Biofilme aus Bakterien oder winzigen, einzelligen Algen. Fast zeitgleich folgten die Flechten, die ebenfalls mit dem Wind reisten. Langsam kehrte auf den kargen Felsen das Leben ein. Diese Pioniere begannen damit, eine hauchdünne Bodenschicht aus organischem Material auf dem Felsen zu bilden. An exponierten Stellen wurde sie sofort wieder weggeblasen oder vom Regen weggespült. Aber in den Spalten, Rissen und Einbuchtungen häufte es sich an. Es sog sich bei Regen voll wie ein Schwamm und hielt die Feuchtigkeit länger als der nackte Fels. Auf diesen Feuchtinseln siedelten sich nun die ersten Moose an.

Bald bedeckten kleine Moospolster die Steine wie Miniaturwälder. In ihnen tummelten sich die ersten Springschwänze und Nematoden. Sie ernährten sich von den abgestorbenen Blättern und bauten den zarten Boden im Schutze des Moospolsters weiter auf. Es folgten die ersten verirrten Farnsporen und Grassamen, herangepeitscht durch Wind und Wetter. Sie keimten zwischen dem Moos und wuchsen zu «Haarbüscheln» auf den Felsquadern. Ein Triumph sowohl für die Pflanzen als auch für die Bodenorganismen, die nun in grosser Zahl in das neu gegründete Ökosystem einzogen. Sie frassen die abfallenden Blätter und Stängel und schieden sie halbverdaut wieder aus. Über die Ausscheidungen machten sich andere Winzlinge her und über deren Ausscheidungen wieder andere. Einige Organismen grasten den Bewuchs auf den Steinen ab wie kleine Kühe und andere Organismen verspeisten diese Mini-Kühe. Den Pflanzen war das Nahrungsnetz, das sich unter ihnen auszubreiten begann, sehr willkommen. Denn die Ausscheidungen dieses Zoos wurden von Bakterien letztendlich in neuen Dünger für die Pflanzen umgewandelt. Diese hatten nun wirklich alles, was sie für ihr Wachstum benö tigten: Sonne, Wasser, Boden und Dünger. Bald machten sich die ersten Gebüsche breit und schliesslich kamen die Bäume. Was sie fallen liessen und was von ihnen abstarb, diente den Bodenorganismen gleich wieder als Nahrung. Tag und

Die mächtigen Gletscher der Eiszeit ziehen sich immer weiter zurück. Sie haben die umliegenden Berge abgeschliffen und ein Stück weit zermürbt. Der dadurch entstandene Steinschutt wurde in den Tälern zurückgelassen. Er bildet heute dicke Kiesschichten unter dem Boden.

Auf den nackten Steinquadern siedelten sich als erstes Flechten an. Sie waren die ersten Farbtupfer in einer ansonsten grauen Landschaft.

Mit der Zeit bildeten die Flechten einen dichten Teppich, wie ein orange leuchtender Anstrich.

Nacht frassen und verdauten sie und vermengten dabei das organische Material der Pflanzen mit den Mineralien des Kies- und Geröllhaufens. So wuchs der Boden langsam und stetig. Heute, 12 000 Jahre nach dem Ende der letzten Eiszeit, haben diese Organismen in Zusammenarbeit mit den Pflanzen zwei Meter Boden aufgebaut. Versunken und begraben sind Geröll und Felsbrocken, als hätte es sie nie gegeben. Manchmal jedoch finden wir sie wieder, wenn wir beim Bau eines Hauses oder einer Strasse durch den gigantischen Kothaufen der Winzlinge auf die Kiesschicht hinabgraben, oder wenn ein Landwirt seinen Acker pflügt und dabei Steine freilegt. Dann werden wir an diese längst vergangene Zeit erinnert, in der die Schweiz ohne Boden und damit tot und leer war.

Die Bildung von neuem Boden funktioniert auch an steilen Berghängen. In Mitteleuropa findet sie bis in eine Höhe von rund 2500 Meter über Meer statt.

Wie ein Hochhaus mit tausend Etagen

1 Schnecken 2 Webspinnen 3 Fliegenlarven 4 Wühlmäuse 5 Milben 6 Asseln 7 Mykorrhiza-Pilze 8 Tausendfüsser 9 Maulwürfe 10 Springschwänze 11 Pseudoskorpione 12 Käferlarven 13 Rädertierchen 14 Nematoden 15 Enchyträen 16 Regenwürmer

Im Bodenquerschnitt wird deutlich, dass sich die belebteste Schicht mit der höchsten Arten vielfalt zuoberst befindet. Der Grund dafür ist der hohe Anteil an organischem Material, das durch die schwarzbraune Färbung sichtbar ist. Es dient als Nahrung für Pilze, Bakterien, Würmer und die vielen weiteren Organismen.

0m 1

7 6

12 11 0,5 m

15 16

Die Anzahl der Organismen, die in der Fläche von einem Quadratmeter Boden leben, ist unvorstellbar gross. Nur schon in einem vollen Fingerhut gibt es mehr Organismen, als Menschen in Mexiko City oder Bangkok leben. Die meisten von ihnen kommen in den ersten dreissig Zentimetern vor. Weiter unten nimmt die Anzahl jedoch schnell ab.

Bis zu 2 Metern Regenwürmer: 100 bis 600

In allen Bodentiefen Protozoen: hundert Millionen bis zehn Milliarden Bakterien: mehrere Milliarden, 0,1 bis 1,2 Kilogramm Pilze: Millionen, 0,1 bis 1,8 Kilogramm

Erste 30 cm Säugetiere (Wühlmäuse, Maulwürfe): 0,1 Asseln: 100 bis 300 Schnecken: 100 bis 300 Webspinnen: 100 bis 300 Tausendfüsser: 100 bis 500 Käferlarven: 100 bis 600 Pseudoskorpione: bis zu 50 bis 900 Fliegenlarven: 100 bis 1000 Milben: bis 250 000 Enchyträen: 25 000 bis 75 000 Springschwänze: 130 000 bis 380 000 Nematoden: 2,5 bis 7,5 Millionen

Eine Erfindung aus der Urzeit Die ältesten Böden der Erde sind die so genannten Paläoböden. Sie reichen in eine Zeit vor 3,7 Milliarden Jahren zurück. Auf ihnen lässt sich jedoch kein Weizen und kein Salat mehr anbauen, denn sie sind versteinert. Damit gleichen sie eigentlich mehr einer Gesteinsschicht. Sie treten beispielsweise in Grönland, Australien oder Kenia zu Tage. Auch diese uralten Böden wurden bereits von winzigen Bodenorganismen bevölkert, was deren versteinerte Überreste (Fossilien) belegen.

17 Bakterien 18 Protozoen 19 Pilze

1,5 m

18 19