Bodenkunde (Subject) / Bodenlebewesen (Lesson)

Regenwürmchen und andere Würmchen

This lesson was created by Fenna23.

Learn lesson

This lesson is not released for learning.

back  |  next 1 / 1

• 1.) Erläutern Sie den Begriff der Nettoprimärproduktion eines Ökosystems. In einem Ökosystem ohne anthropogene Einflüsse: Welche Anteile der Nettoprimärproduktion werden nicht früher oder später dem Boden zugeführt? Wie hoch ist dieser Anteil auf globalem Maßstab? Die Nettoprimärproduktion (NPP) =  Menge an chemischer Energie, welche aus der Sonnenstrahlung durch die Photosynthese in einem Ökosystem eingelagert (akkumuliert) wird weil Assimilate gebildet werden. (anorganische Stoofe werden Bestandteile des Organismus umgewandelt)  In Systemen im Gleichgewicht (also ohne Entnahme/Ernte/Export und Waldbrand) werden ca. 95 % dieser NPP dem Boden zugeführt. → 5 % stehen nicht dem Boden zur Verfügung.(werden veratmet)
• 2.) Wie ist der ungefähre Energiegehalt von einer Tonne trockener Biomasse (z.B. Holz) in kwh (Kilowattstunden) im Vergleich zu leichtem Heizöl (auf Literbasis)? Was ergibt sich daraus für die dem Bodenleben zu Verfügung stehende Energie bzw. die genannten Äquivalente, wenn die Streuzufuhr (Trockenmasse) 10 t a-1 ha-1 beträgt? Der Energiegehalt Holz beträgt ungefähr 4.2 kWh pro kg, von Heizöl/Diesel etwa 10 kWh pro Liter 10 t = 10 000 kg  -> 10 000* 4.2 kwh= 41.000 kwh   Es werden 41.000 kWh in den Boden eingetragen. → extrem hohe Energiezufuhr
• !3.) Der Abbau der Streu kann stark vereinfacht in 4 Phasen gegliedert werden. Erläutern Sie diese Phasen. 1. Absterbephase- Zurückziehen von Nährstoffen (Mg, Stickstoff → verfärbung zB der Blätter) - Entstehung von Sollbruchstellen(Blätter fallen ab) - mikrobielle Besiedlung 2. Auswaschphase- Verlust wasserlöslicher Zellbestandteile → Zucker, Proteine …- Besiedlung durch Schimmelpilze etc  3. Zerkleinerungsphase- Fragmentierung, Durchmischung, Kotbildung durch Primär- und Sekundärkonsumenten  4. Mikrobielle Phase:Mineralisierung und Humifizierung  durch Bakterien und Pilze 
• 4.) Streu besteht aus schnell und langsam mikrobiell abbaubaren Substanzen. Nennen Sie 3 Substanz(grupp)en in der Reihenfolge ihrer Abbaugeschwindigkeit. Nennen Sie eine Organismengruppe, die bevorzugt die besonders schnell abbaubaren Stoffe verwertet. →von leicht zu schwer abbaubar: Zucker (Monosaccharide)  → Proteine → Cellulose (Polysaccharid) → Lignin. → Schimmelpilze
• 5.) Erläutern Sie die Begriffe: Primärproduzent, Konsument, chemoheterotroph, photoautotroph, saprotroph, biotroph, phytophag. Welche Begriffe gehören zur gleichen Organismengruppe? Primärproduzent: Autotrophe Organismen, die sich aus anorganischen Verbindungen und Energie (im Fall der Pflanzen Sonnenlicht) ernähren und damit Biomasse aufbauen. Konsument: Heterotrophe Organismen, Lebewesen, das organische Nahrung verbraucht. Sie sind nicht in der Lage, ihren Stoffwechsel durch anorganische Substanzen zu decken. Chemoheterotroph: Lebewesen die Energie für ihren Stoffwechsel / Aufbau von Biomasse aus Stoffen gewinnen, die sie aus der Umgebung aufnehmen → Konsument  Saprotroph: Ernährung durch tote Tier- und Pflanzengewebe. Abgestorbene Biomasse.  Biotroph: Ernährung durch lebende Organismen. Lebende Biomasse. Phytophag: Ernährung durch pflanzliche Biomasse. Photoautotroph: Lebewesen die Energie für ihren Stoffwechsel aus anorganischen Stoffen selbst herstellen können mit Licht als Energiequelle (Photosynthese).  → Primärproduzent
• !!6.) Was versteht man unter der Mikroflora, der Mikrofauna, der Mesofauna und der Makrofauna des Bodens? Größenklassen der Bodenlebewesen:  Mikroflora: Bakterien und Pilze  Mikrofauna: Protozoen, Wurzeln und Wurzelhaare Mesofauna: Nematoden,Milben und Urinsekten Makrofauna: Enchyträen, Regenwürmer, Asseln, Insektenlarven, Schnecken, Spinnen Megafauna: wühlende Kleinsäuger (Maulwurf, Wühlmäuse, Hamster, Dachse, Füchse etc)
• !7.) Für einen typischen Grünlandboden: Nennen Sie die ungefähren Massenanteile der Bodenlebewesen Wurzeln, Pilze, Bakterien, Bodentiere. Welche Tiergruppe hat den höchsten Anteil? wurzeln: 50% Pilze: 29% Bakterien 13% Bodentiere: 8%  Bei den Tiergruppen haben Regenwürmer den höchsten Anteil an der Biomasse: >60%
• 8.) Erläutern Sie 4 Lebensäußerungen der Wurzeln, die den umgebenden Boden beeinflussen. Woher beziehen die Wurzeln die Energie ? Woher beziehen sie die Energie: aus Assimilaten aus den oberirdischen Pflanzenorganen.  Wichtige Lebensäußerungen sind: 1. der Wasserentzug aus dem Boden: durch den Transpirationsstrom2. die Wurzelatmung: Aufnahme von O2 und Abgabe von CO2 3. die Rhizodeposition: Abgabe von organischen Stoffen durch die WUrzel4. das Wachstum:  Volumenzunahme der Wurzel führt zu Bodenverdichtung
• 9.) Erläutern Sie die Begriffe „apoplastischer“ und „symplastischer“ Transport in der Wurzelrinde. → apoplastisch: Transport durch freie Diffusion (Wasser und Ionen) zwischen den Zellen an den Zellwänden entlang.  An der Endodermis sind die Zellwände für die freie Diffusion durch den Caspary-Streifen blockiert. ab hier braucht es symplastischen Transport. → symplastisch: Transport durch die Zellen hindurch. über Kanäle (Carrier) in der Zellmembran (zur Kontrolle der Aufnahme von (Schad)Stoffen)
• 10.)Was sind Wurzelhaare (Aufbau, Funktion)? Besitzen alle Pflanzen Wurzelhaare, wenn nein, wie wird ihre Funktionalität ersetzt? Wurzelhaare:  Ausstülpungen der Epidermiszellenca. 20 µm lang nur unmittelbar hinter der Wurzelspitze (auf einer kurzen Zone der Wurzel) Funktion: ist der verbesserte Austausch mit der Bodenlösung, Aufnahme von Wasser und Nährstoffendurch Vergrößerung der aktiven Oberfläche Alternativ wird diese Funktion bei einigen Pflanzen von der Mykorrhiza übernommen.
• 11.) Was versteht man unter Rhizodeposition, was ist die Rhizosphäre? Rhizodeposition= Abgabe von organischen Stoffen durch die aktiven, lebenden Wurzeln zB  - abgestorbene Zellen - Mucilate (Schleimstoffe) - Exsudate (organische Säuren, Zucker, Aminosäuren) Rhizosphäre = unmitelbare Umgebung der aktiven Wurzeln - biologischer Hotspot, da abgegebene Stoffe von vielen Mikroorganismen umgestetzt werden und eine wichtige Energiequelle darstellt.  Ausdehnung: weniger als einen Millimeter.
• 12.) Erläutern Sie 3 Hauptstoffwechseltypen, die sich durch die Art der Kohlenstoff- bzw. Energiequelle unterscheiden. Ordnen Sie jedem Stoffwechseltypen zwei oder ggf. nur eine Großgruppe(n) von Organismen zu (Tiere, Pflanzen etc. ). photoautotroph:brauchen als Energiequelle einzig das Sonnenlicht, für ihren Stoffwechsel ausschließlich anorganische Stoffe CO2/H2O/Minerale  → grüne Pflanzen , einige Bakterien  Chemoheterotroph: Organisches Material als Energiequelle für den Stoffwechsel, O2 ist der häufigste Elektronenakzeptor → alle Tiere, Einzeller und Pilze  Chemoautotroph: beziehen die Energie ihres Stoffwechsels aus der Oxidation von anorganischen Verbindungen  → Bakterien, Archaeen   Der Begriff „organotroph“ und „lithotroph“ wird manchmal zusätzlich eingesetzt um die Kohlenstoffquelle (organisch oder anorganisch) zu charakterisieren. 
• !13.) Erläutern Sie die Begriffe: Elektronenakzeptor, Anaerobie. Nennen Sie vier im Boden relevante Elektronenaktzeptoren und erläutern Sie jeweils einen Prozess im Boden, der an die Nutzung dieses Elektronenakzeptors gebunden ist (Denken Sie an bodenbildende Prozesse und Nährstoffkreisläufe!). Elektroenenakzeptor= Elektronenakzeptor muss die Elektronen des Elektronendonators (meistens der Energiequelle) aufnehmen und wird reduziert, dabei wird energie frei   Der beste e- Akzeptor ist Sauerstoff.  Anaerobie = die Aufrechterhaltung eines Stoffwechselvorgangs ohne den Zugang zu Sauerstoff, wobei andere Elektronenakzeptoren genutzt werden. 4 Beispiele: 1. Mineralisierung: Sauerstoff dient als Elektronenakzeptor, Elektronendonator: organisches Material 2. N2O/NO3 – Denitrifizierung: Die Umwandlung von Nitrat und Lachgas zu molekularem Stickstoff (gasförmig) (durch Bakterien) Elektronendonator: organisches Material - ist der einzige Prozess bei dem gebundener Stickstoff wieder in die molekulare Form übergeht, und ist daher ein wesentlicher Bestandteil des Stickstoffkreislaufes.  3. SO4 – Desulfurikation: Sulfat Elektronendonator: organisches Material 4. Fe(III) – Redoximorphose: (reduktiv)  Reduktion von Fe(III) zu Fe(II),  unlösliches Fe(III) dient (anaeroben Bakterien) als e-Akzeptoren, werden zu löslichem Fe(II=red) und können mit der Bodenlösung transportiert werden  - Elektronendonator: organisches Material
• 14.) Pilze und Bakterien ernähren sich osmophag. Erklären Sie den Begriff und erläutern Sie die jeweils zwei Input- und Outputströme der beteiligten Organismen. Bei Vorhandensein aller Ressourcen, welcher Schritt limitiert meist den Stoffumsatz? → osmophag= Osmophagie = Ernährung ger Bakterien(und Pilze) über die Diffusion von Nährstoffen entlang eines Konzentrationsgradienten (hinein in die Zelle). Die Substrate (Monomere) werden zusammen mit Elektronenakzeptoren (zB O2,...) durch Diffusion in die Zelle aufgenommen. (Input)Der Energiestoffwechsel läuft grundsätzlich über Redoxreaktionen. Dabei gibt es einen Elektronendonator und -akzeptor. D.h. ein Elektronendonator gibt Elektronen ab, wird also unter Energieabgabe oxidiert. Elektronenakzeptor wird reduziert (nimmt elektronen auf) Der Energiegewinn der Reaktion = Differenz der Energieabgabe bei der Oxidation und der Energieaufnahme bei der Reduktion.  Inputströme:  monomerisiertes Substrat und Elektronenakzeptoren Outputströme: (Stoffströme nach außen): Stoffwechselprodukte wie z.B. CO2 , H2O, NO3 und Exoenzyme zur Zerkleinerung von Makromolekülen → Die Umwandlung von Makromolekülen in kleinere Moleküle ist der begrenzende Schritt für die Mineralisierung/ den Stoffumsatz. große Substrate (Polymere) die die Membran der Bakterien nicht passieren können, werden gespalten (Monomerisierung)  durch die Abgabe von Exoenzymen (z.B. Ligninase, Cellulase)
• 15.) Welche Energiequellen werden von Bodenmikroorganismen genutzt? Nennen und erläutern sie 3 solche Quellen. → organische Verbindungen:   Stoffwechsel basiert auf organischer Substanz (chemo), die von anderen Organismen aufgebaut wurde (hetero). →  zB Mineralisierung, Denitrifizierung → reduzierte Verbindungen:  Chemoautotrophie. Hier stammt die Energie aus reduzierten Verbindungen. → zB Nitrifizierung, oxidative Redoximorphose → Licht:  Grüne Pflanzen sind photautotroph, d.h. die Energie beziehen sie aus dem Sonnenlicht, und ihr Stoffwechsel basiert auf anorganischen Verbindungen (in diesem Fall CO2 ). 
• 16.) Erläutern Sie 6 Umgebungsbedingungen, die den bakteriellen Umsatz stimulieren bzw. hemmen. 1.  C/N -Verhältnis:  Stickstoff wird von Bakterien zum Aufbau ihres körpereigenen Eiweißes benötigt. Ein niedriges C/N Verhältnis bedeutet einen ausreichenden Vorrat an Stickstoff. Bakterien bevorzugen ein C/N < 13 2. Elektronenakzeptoren: Als Elektronenakzeptor wird von den meisten Organismen Sauerstoff bevorzugt (Anaerobier führen ein Nischendasein). Wo aber zu wenig Sauerstoff vorhanden ist, können sich Organismen durchsetzen, die zum Beispiel Nitrat als Elektronenakzeptor verwenden3. Wärme: → Umsatzgeschwindigkeitssteigerung bei Temperaturzunahme 4. pH-Wert: neutraler pH Wert --> bei saurer sterben die Baktierien 5. Wasserversorgung: Bakterien leben in Wasserfilmen6. Bioturbation: Bakterien sind so gut wie unbeweglich. Bakterien können sich ihre Nährstoffe nicht durch eigenständige Fortbewegung oder Wurzeln (wie der Pilz) beschaffen, sondern sind darauf angewiesen, dass die Nährstoffe durch eine gute Durchmischung zu ihnen transportiert werden und in sie hinein diffundieren können (osmophag).
• 17.) Erklären Sie warum a) ein niedriges C/N Verhältnis b) die Durchmischung und Zerkleinerung c) das Grazing den bakteriellen Umsatz stimuliert. a) Stickstoff wird von Bakterien zum Aufbau ihres körpereigenen Eiweißes benötigt. Ein niedriges C/N Verhältnis bedeutet einen ausreichenden Vorrat an Stickstoff. Bakterien bevorzugen ein C/N < 13 b) Bakterien können sich ihre Nährstoffe nicht durch eigenständige Fortbewegung oder Wurzeln (wie der Pilz) beschaffen, sondern sind darauf angewiesen, dass die Nährstoffe durch eine gute Durchmischung zu ihnen transportiert werden.Zu langkettige Nährstoffe (Polymere) können zusätzlich nicht oder nur schwer verwertet werden. Sie sind daher auf eine Zerkleinerung durch eigene Exoenzyme oder andere Vorgänge angewiesen. c) Grazing(Weiden): Das Bakterienwachstum und damit ihr Umsatz wird ab einer gewissen Populationsgröße durch die Anreicherung von Detritus (Zelltrümmer) und Metaboliten (Stoffwechselendprodukte/Ausscheidungen) eingeschränkt. Durch Grazing (zum Beispiel durch Nematoden, die den Abfall beseitigen) wird also der Umsatz stimuliert.
• 18.) Pilze im Boden bilden Hyphen und manchmal Rhizomorphen aus. Was sind das? Warum macht die Hyphen- bzw. Rhizomorphenbildung die Pilze unter schwierigen Umgebungsbedingungen des Bodens (z.B. Säure, Trockenheit, C/N-Verhältnis..) widerstandsfähiger bzw. leistungsfähiger als Bakterien? → Hyphen =  Rhizomorphe = Myzelstränge/Hyphenbündel Hyphen sind fadenförmige Pilzzellen, die sich geflechtartig im Boden ausbreiten. Sie können sich über größere Distanzen ausdehnen. Rhizomorphen sind verdickte Hyphenstränge -> Stofftranspor.t Durch Rhizomorphen erschließt der Pilzorganismus neue Substratquellen.  Durch die Immobilität sind Bakterien empfindlicher. Hyphen- bzw. Rhizomorphenbildung hingegen ermöglicht es den Pilzen, sich über größere Distanzen auszudehnen und damit diesen ungünstigen Lebensbedingungen zu entgehen.
• 19.)Die Ernährungsweise der Bodenpilze kann in zwei große Gruppen eingeteilt werden. Welche sind das? Was ist Mykorrhiza, welche Bedeutung hat sie für die Wurzel? Zu welcher der beiden zuvor gennanten Gruppen gehören die Mykorrhizapilze? Pilze ernähren sich grundsätzlich chemoheterotroph.  Man unterscheidet zwei Ernährungsweisen: saprotroph tote organische Substanz als Nahrung)↔ biotroph (lebende org. substanz als Nahrung) Mykorrhiza: Bei der Mykorrhiza versorgt die Wirtspflanze den Pilzpartner mit Assimilaten. -> Erweiterung der absorbierenden Oberfläche , Zugang zu Aufschlussenzymen der Pilze (zB für org. gebundenen Stickstoff und Phosphor), Schutz vor Schadstoffen  Mykorrhizapilze gehören daher zur Gruppe der sich biotroph ernährenden Lebewesen (Symbiose)
• 20.) Was ist Endo- und Ektomykorrhiza? Welche Mykorrhiza spielt eine entscheidende Rolle für die Vitalität der meisten unserer Waldbäume? Endomykorrhiza =endotrophe Mykorrhiza: überwindet die Zellmembran und verzweigt/ wächst im Zellplasma.  Ektomykorrhiza = ektotrophe Mykorrhiza: erschließt die Interzellularen der Wurzelrinde, ohne in  die Zellen einzudringen→ Pilzwachstum zwischen den Wurzelzellenwichtig für unsere Waldbäume, außer Esche - Ohne Mykorrhiza verlieren unsere Waldbäume sehr stark an Wuchsleistung und Stabilität.
• !21.) Erklären Sie den Begriff des Grazing bei der Bodenmesofauna. Welche Tiergruppen gehören zur Mesofauna? Grazing(Weiden): Das Bakterienwachstum und damit ihr Umsatz wird ab einer gewissen Populationsgröße durch die Anreicherung von Detritus (Zelltrümmer) und Metaboliten (Stoffwechselendprodukte/Ausscheidungen) eingeschränkt.  Durch Grazing (zum Beispiel durch Nematoden, die den Abfall beseitigen) wird also der Umsatz stimuliert. Tiergruppen der Mesofauna: Nematoden, Milben, Urinsekten
• !22.) Was sind Enchyträen, wo leben sie? Enchyträen sind Fadenwürmer und deutlich kleinere Verwandte der Regenwürmer.  Vorkommen:  weltweit , in der Streu von Waldböden, selten tiefer als 40 cm, brauchen Feuchte bedingungen   -> Auch im sauren Milieu wo sich Regenwürmer nicht so wohl fühlen kommen sie vor. 
• !!23.) Beschreiben Sie die drei Lebensformtypen der Regenwürmer im Hinblick auf Pigmentierung, Größe, Nahrungsaufnahme, Wohnröhren. Die Regenwürmer (Lumbriciden) sind sogenannte Key-stone Species (Schlüsselarten) in Böden, weil ohne ihr Vorkommen der Boden ganz anders aussähe und sie durch keine andere Artengruppe ersetzt werden können.  1. Streubewohner (epigäisch):- Ganzer Körper bräunlich – Rot als Tarnfarbe und UV-Schutz - 1cm- 3cm lang- Nahrung: Streu und Mikroorganismen- Röhrenart: keine oder kurrzfristige Gänge 2. Mineralbodenbewohner (endogäisch):- Unpigmentiert (nie UV-exponiert)- 3cm – 15cm lang- Nahrung: abgestorbene Feinwurzeln, eingeschwemmte organische Substanz- Röhrenart: kurzfristige horizontale Gänge 3. Tiefgräber (anezisch):- Vorderteil und Rücken schwärzlich bis braun- 15cm – 60cm lang- Nahrung: Streu und Mikroorganismen- Röhrenart: dauerhafte, vertikale Wohnröhre
• 24.) Wie beeinflussen Regenwürmer den Boden? Erläutern Sie 5 Funktionen. Die Leistungen der Regenwürmer:  1. Zerkleinerung: Durch diese wird die Humifizierung und Mineralisierung erleichtert. 2. Bioturbation: Durchmischung von organischer und mineralischer Substanz  →  Durch diese Form der Bodenauflockerung wird die Durchwurzelbarkeit und Luftdurchlässigkeit verbessert. 3. Vermengen von Mikroorganismen und Substrat: Auf diese Weise werden Bakterien, die selbst immobil sind, zu ihrer Nahrung gebracht. So können sie großflächig ihre Arbeit tun. 4. Bau von Röhren: Röhren sind als Makroporen Leiterbahnen für die Bodenluft und -lösung und können von Wurzeln bewachsen werden. → Die Wohnröhren der tiefgrabenden Regenwürmer sind ein weiterer hotspot des Bodenlebens 5.Der Aufbau von stabilen Aggregaten: Regenwürmer assimilieren nur einen minimalen Teil der aufgenommenen Nahrung. Der rest bildet stabile Bodenaggregate. Die in diesen Aggregaten eingeschlossene organische Substanz ist gut vor Abbau geschützt.  -> Somit fördern Regenwürmer die C-Speicherung der Böden.
• 25.) Bodenlebewesen assimilieren einen sehr unterschiedlichen Anteil der aufgenommenen Nahrung. a) Welche zwei Wege kann der Kohlenstoff der assimilierten Nahrung nehmen? b) nennen Sie eine Organismengruppe die besonders viel aufgenommenen Kohlenstoff assimiliert und eine die besonders wenig assimiliert. c) Erläutern Sie die besondere Rolle der Regenwürmer in Bezug auf die Assimilation aufgenommener Nahrung a) Aufbau Körpersubstanz oder Energie (CO2 Abgabe): Zum einen kann der Kohlenstoff zum Aufbau des eigenen Körpers genutzt werden (z.B. mikrobielle Biomasse). Zum anderen kann der Kohlenstoff ungenutzt wieder ausgeschieden oder ausgeatmet werden. b) Bakterien viel, Regenwürmer wenig  c) Assimilierter Teil von Regenwürmern wird sehr stabil gebunden = SpeicherRegenwürmer assimilieren nur einen minimalen Teil der aufgenommenen Kohlenstoffs, Die nicht aufgenommenen organischenMaterialien werden bei der Darmpassage oftmals recht stabil mit der mineralischen Substanz (Schluff und Ton) verbunden und bilden stabile Bodenaggregate. Die in diesen Aggregaten eingeschlossene organische Substanz ist gut vor Abbau geschützt.-->  C-Speicherung der böden

back  |  next 1 / 1