Um die bestmöglichen Überlebenschancen zu erhalten, hält sich jede Art in einer ökologischen Nische auf. Diese Nische einer Art ergibt sich aus verschiedenen Umweltfaktoren, welche der Art die Reproduktion und somit das Überleben gewährleisten. Der mehrdimensionale Hyperraum der Nische ergibt sich dabei aus der Kombination von biotischen und abiotischen Faktoren.
Diese Arbeit hat zum Gegenstand, durch Messen von Umweltfaktoren an verschiedenen Standorten und der Charakterisierung von Eigenschaften von Organismen, einen Einblick in die vorherrschenden biologischen Gefüge zu erhalten. In diesem Rahmen werden Hypothesen zur Beziehung zwischen Bodenparametern, unter- und oberirdischen Pflanzenparametern und Daten zu Mykorrhizapilzen gestellt und diese an selbst genommenen Proben getestet. Gleichzeitig werden verschiedene Methoden zu Bestimmung der Diversität von Insekten und Spinnentieren angewendet und mögliche Unterschiede der Methoden und der beprobten Habitate anhand verschiedener Indices bestimmt werden.
Gliederung
1. Einleitung
1.1 Die Untersuchungsfläche
1.2 Hypothesen
1.2.1 Ökologische Hypothesen
1.2.2. Methodologische Hypothesen
2. Methoden
2.1 Beprobungen
2.1.1 Bodenprobe, Bodenfalle
2.1.2 Keschern
2.2 Analysen
2.2.1 Pflanzendiversität
2.2.2 Gesamtwurzellänge
2.2.3 Mykorrhizierungsrate der Wurzeln
2.2.4 Quantität der Sporen abruskulärer Mykorrhiza
2.2.5 Wassergehalt des Bodens
2.2.6 pH-Wert des Bodens
2.2.7 Bodenart
2.2.8 Tierdiversität
3. Ergebnisse
3.1 Bodenökologie
3.2 Ökologische Hypothesen
3.3 Tierdiversität
4. Diskussion
4.1 Ökologische Hypothesen
4.2 Methodologische Hypothesen
5. Literaturverzeichnis
1. Einleitung
Um die bestmöglichen Überlebenschancen zu erhalten, hält sich jede Art in einer Ökologischen Nische auf. Diese Nische einer Art ergibt sich aus verschiedenen Umweltfaktoren, welche der Art die Reproduktion und somit das Überleben zu gewährleisten. Der mehrdimensionale Hyperraum der Nische ergibt sich dabei aus der Kombination von biotischen und abiotischen Faktoren.
Dieses Protokoll hat zum Gegenstand, durch Messen von Umweltfaktoren an verschiedenen Standorten und der Charakterisierung von Eigenschaften von Organismen, einen Einblick in die vorherrschenden biologischen Gefüge zu erhalten. In diesem Rahmen werden Hypothesen zur Beziehung zwischen Bodenparametern, unter- und oberirdischen Pflanzenparametern und Daten zu Mykorrhizapilzen gestellt und diese an selbst genommenen Proben getestet. Gleichzeitig werden verschiedene Methoden zu Bestimmung der Diversität von Insekten und Spinnentieren angewendet und mögliche Unterschiede der Methoden und der beprobten Habitate anhand verschiedener Indices bestimmt werden.
1.1 Die Untersuchungsfläche
Als Untersuchungsfläche dient ein Gelände im Albrecht Thaer Weg 6 im süd-westlich Teil Berlins (Dahlem). Der Naturraum definiert sich als „Nordostdeutsches Tiefland, Jungmoränenlandschaft
Naturraum der Mittelbrandenburgischen Platten und Niederungen, Teltowplatte (Nordrand)“1.
Es besteht aus einer gemähten/ ungemähten Wiese und Hangabschnitten. Auf der Wiese besteht ein pH-Gradient, welcher für die Untersuchungen genutzt werden soll.
1.2 Hypothesen
Im folgenden Teil werden jeweils bodenökologische und methodologische Hypothesen aufgestellt, welche eine mögliche Korrelation von zwei Parametern innerhalb der Beprobungen oder der Fangmethoden vermuten.
1.2.1 Ökologische Hypothesen
I. Der Wassergehalt des Bodens korreliert positiv mit der Gesamtwurzellänge
II. Der pH-Wert des Bodens korreliert negativ mit der Abundanz arbuskulärer Mykorrhiza
III. Die Gesamtwurzellänge korreliert positiv mit dem pH-Wert des Bodens
1.2.2 Methodologische Hypothesen
Die Untersuchungen im Bereich der Tierökologie legen ein besonderes Augenmerk auf die Effektivität von möglichen Fangmethoden. Die Bearbeitung folgender Hypothesen soll weiteren Aufschluss geben:
I. Unterschiede in der Diversitätserfassung von aktiven und passiven Fangmethoden.
II. Unterschiede in der Diversitätserfassung von verschiedenen Fangflüssigkeiten
III. Unterschiede in der Diversität in verschiedenen Habitaten
2. Methoden
Auf dem Versuchsgelände wurden entlang eines pH-Gradienten zwei 20m Transekte in jeweils alle 2,5m entfernte 400cm² Transekte eingeteilt, welche als Ausgangsbasis für die aufgeführten Beprobungen dienten. Insgesamt fanden 16 Beprobungen, durchgeführt von 8 Gruppen (pro Gruppe jeweils ein 400cm² Transekt „links“ und „rechts“) ,auf dem in Abbildung 1 dargestellten 20m-Transekt statt. Weiterhin wurde jeder Gruppe noch ein drittes 10m-Transekt zugeordnet. Dies befand sich entweder auf ungemähten Hängen oder gemäht/ungemähten ebenen Wiesen. In der weiteren Beschreibung der Methoden ist zu beachten, dass jeweils die Beprobungen und Analysen der zwei 400cm² Transekte (links, rechts) separiert parallel stattfanden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 1: Versuchsgelände - Einteilung Transekts
2.1 Beprobungen
2.1.1 Bodenprobe, Bodenfalle
Die Beprobung fand am 16.04.2015 um ca. 11 Uhr unter ca. 20°C statt.
Mittels Augenmaß wurde die Pflanzendeckung prozentual abgeschätzt und pro Pflanzenart ein Blatt oder Spross entnommen. Weiterhin wurde eine 10x5cm Bodenprobe entnommen und bis zu weiteren Analyse gekühlt verwahrt. Zur Erfassung der Tierdiversität wurde als passive Fangmethode eine Bodenfalle nach dem Schema von Abbildung 2 installiert und nach einer Woche ausgewertet. Diese enthielt die Fangflüssigkeit Galt's Solution ( 5% Kochsalz, 1% Salpeter, 1% Chloralhydrat, Wasser) versetzt mit 1/3 Ethylenglykol. Im Vergleichstransekt enthielt die Bodenfalle Hexyl-Resorzin ebenfalls versetzt mit 1/3 Ethylenglykol.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 2: Aufbau Bodenfalle
2.1.2 Keschern
Die Beprobung fand am 23.04.2015 um ca. 11 Uhr unter ca. 22°C statt.
Ca. 40m entfernt vom Transekt für die Bodenprobe und Berberfalle wurde an einem ungemähten Hang (Vergleichsgruppe: gemähte Wiese) ein weiteres Transekt von 10m abgesteckt. Im Abstand von 10 Minuten wurde das Transekt mit 10 Schritten entlanggeschritten, wobei pro Schritt ein Schlag (Länge: ca. 1m; Höhe ca. 20cm) und eine Kescherwende den Hang herauf bzw. herunter durchgeführt wurde (Abb. 3).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 3: Schlagmuster Keschern - Hang
Die gefangenen Tiere wurden anschließend in einem Behältnis gesammelt und bei -20°C für eine Stunde eingefroren.
2.2 Analysen
Mittels der Pflanzen- und Bodenprobe, sowie der gefangenen Tiere mittels Bodenfalle und Kescher wurden nun Analysen zu organischen und anorganischen Bestandteilen des Bodens und der Artendiversität der Pflanzen und Tiere durchgeführt.
2.2.1 Pflanzendiversität
In der Analyse zur Quantifizierung der Biodiversität der Pflanzen wurden zunächst die unterschiedlichen Arten der Beprobungen gezählt und mittels Fachliteratur bestimmt. Anschließend wurden unter allen beprobten Transekten das Vorkommen von gemeinsamen Arten notiert und somit auf die Diversität geschlossen. Des weiteren wurden Grime-Strategie (Strategietyp) und Ellenberg Zeigerwerte der im jeweiligen Transekt beprobten Pflanzen recherchiert.
2.2.2 Gesamtwurzellänge
Zur Bestimmung der Gesamtwurzellänge wurde zunächst der 10x5cm (196,4 cm³) Bohrkern aufgebrochen und mit 2-4mm Sieben die Wurzeln separiert. Aus der durchgesiebten Erde wurden 15 Minuten lang möglichst alle Feinwurzeln mittels Pinzette separiert. Anschließend wurden alle Wurzeln in Leitungswasser gewässert, gründlich gewaschen und in farblosen Plastik- Scannerschalen einzeln (mit mind. 1 mm Abstand) und ohne Überlappungen ausgebreitet. Mittels Scan und Verarbeitung in WinRhizo wurde die Gesamtwurzellänge generiert. Die Gesamtwurzellänge wurde dann mit dem Wert der Pflanzendeckung multipliziert.
2.2.3 Mykorrhizierungsrate der Wurzeln
Für Bestimmung der Mykorrhizierungsrate wurden die Feinwurzeln von der in Punkt 2.2.2 eingescannten Gesamtheit der Wurzeln separiert. Anschließend wurden die Feinwurzeln abtropfen gelassen, in Reagenzgläsern mit 10% KOH überdeckt und bei 90°C im Wasserbad für 10 Minuten inkubiert. Anschließend folgte ein Abpipetieren des KOH und Spülen mit destilliertem Wasser. Danach wurden die Wurzeln mit Tine-Essig Färbelösung bedeckt und erneut bei 90°C für 10 Minuten inkubiert. Folgend wurde die Färbelösung abpipetiert, die Wurzeln mit Lactoglycerol bedeckt und 20 Minuten zur Entfärbung wirken lassen. Anschließend wurde das Lactoglycerol im Reagenzglas durch neues Lactoglycerol ersetzt. Folgend wurden die Feinwurzeln unter dem Mikroskop bei 200x Vergrößerung analysiert. Dabei wurden 100 Gesichtsfelder auf die Anwesenheit von Hyphen, Arbuskeln und Vesikeln auf einem senkrechten Strich in der Mitte des Gesichtsfeldes überprüft und auf einem Zählblatt festgehalten.
2.2.4 Quantität der Sporen abruskulärer Mykorrhiza
Zur Bestimmung der in den Bodenprobe vorhandenen arbuskulären Mykorrhiza-Sporen wurden zunächst 100g des gesiebten/entwurzelten Bodens des Bohrkerns in 500 ml Wasser mit einem Rührfisch homogeniesiert und anschließend über einer Siebkaskade (500µm, 212µm und 38µm) mit Wasser ausgewaschen. Mit Hilfe von Wasser aus einer Spritzflasche wurden 25ml Bodensuspension des Sediments aus dem Feinsieb (38µm) in einen 50 ml Falcon tube überführt. Anschließend wurde im Volumenverhältnis 1:1 der Bodensatz mit 150ml einer 60% Saccharoselösung unterschichtet. Bis zum nächsten Schritt wurde eine Stunde gewartet. Folgend wurde der Überstand durch ein 38µm Sieb dekantiert und mit Wasser ausgewaschen. Die extrahierten Sporen wurden dann auf drei Petrischalen (Ø 9cm) zu jeweils 3 ml aufgeteilt.
Mittels eines Zählrasters (Abb. 4), welches unter die Petrischale gelegt wurde, wurden die auf 20 Quadraten (je 0,25cm²) liegenden Sporen ausgezählt und auf die Gesamtfläche hochgerechnet und die drei Werte (3 Petrischalen) addiert.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 4: Zählraster Sporenquantifizierung
2.2.5 Wassergehalt des Bodens
Zur Bestimmung des Wassergehalts des Bodens wurden genau 50g der gesiebten und entwurzelten Bodenprobe eingewogen und in einer offenen Tüte bei 60°C getrocknet. Nach der vollständigen Trocknung (hier 3 Wochen) wurde der Boden erneut gewogen, vom Feuchtgewicht subtrahiert und der Wassergehalt in Gewichtsprozent berechnet.
2.2.6 pH-Wert des Bodens
Zur Bestimmung des pH-Wertes des Bodens wurden 3g des in 2.2.5 getrockneten Bodens eingewogen und in 20ml 10nM CaCl2 resuspendiert. Der pH-Wert der Lösung wurde anschließend unter rühren mit dem pH Meter gemessen.
2.2.7 Bodenart
Die Bodenart wurde durch Folgen eines Fließschemas (Abb. 5) auf Grundlage einer Fingerprobe bestimmt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 5: Fließschema zur Bestimmung der Bodenart
2.2.8 Tierdiversität
Zur Quantifizierung der Biodiversität der durch Bodenfalle und Kescher gefangenen Tiere wurde sowohl die Artenzahl bestimmt und ausgezählt, als auch die Anzahl der Individuen pro Art erfasst. Zur Bestimmung der genauen Art wurden zunächst alle Individuen nach Aussehen sortiert, dann gezählt und mindestens bis auf die Unterordnung mit Hilfe von Fachliteratur, Bestimmungsschlüsseln und dem Internet bestimmt. Die einzelnen Arten der Unterordnungen wurden separiert, gezählt und die Daten in Tabellarischer Form festgehalten.
Zur Quantifizierung der Biodiversität wurden verschiedene Betrachtungsmöglichkeiten angewendet.
2.2.8.1 Dominanz
Zur Berechnung des Prozentualen Anteils der Individuen einer Art an der Gesamtindividuenzahl wurde die in Abb. 6 dargestellte Gleichung angewendet. Folgend wurde eine Aufteilung in Dominanzklassen (subrezedent (0%-1%), rezedent (1%-2%), subdominant (2%-5%), dominant (5%-10%), eudominant (10%-100%)) durchgeführt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 6: Gleichung zur Bestimmung der Dominanz
2.2.8.2 Shannon-Wiener-Index und Eveness
Zur Bestimmung der Alpha-Diversität, also der Diversität einer Biozönose in einem Biotop, wurde der Shannon Wiener Index (Abb. 8) angewendet.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 8: Gleichung zur Bestimmung des Shannon-Wiener Index
„Der Shannon-Index Hs einer Population, die aus N Individuen in S unterschiedlichen Spezies besteht, von denen jeweils Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenzu einer Spezies gehören, ist pi ist dabei der Anteil der jeweiligen Spezies i an der Gesamtzahl N, also die relative Häufigkeit der einzelnen Spezies.“2
Zur Bestimmung des Maßes für die Gleichverteilung der Individuenzahl über die Arten (=Eveness), wurde der Shannon-Wiener-Index durch den natürlichen Logarithmus der Artenzahl dividiert (Abb. 9).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 9: Gleichung zu Bestimmung der Eveness
2.2.8.3 Jaccard-Index (Beta-Diversität)
Um die Ähnlichkeit bezüglich der Artenzahl in zwei Gebieten zu vergleichen, wurde der Jaccard-Index (Cj) (Abb. 10) angewendet.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 10: Gleichung zu Bestimmung des Jaccard-Index
Hier bei gilt: „c= Anzahl gemeinsamer Arten; a, b= Arten, die nur in einer Fläche (a oder b) vorkommen“3
[...]
1 http://www.agrar.hu-berlin.de/de/institut/einrichtungen/freiland/dahlem (27.05.2015)
2 http://de.wikipedia.org/wiki/Shannon-Index (27.05.2015)
3 http://www.geobotanik.uni-goettingen.de/culmsee/teaching/biodiv/BetaDivJaccard_Soerensen.pdf (27.05.2015)
- Quote paper
- Anton Drutschmann (Author), 2015, Die Beziehung von Bodenparametern, Pflanzenparametern und Mykorrhizapilzen, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1128241
