Bodenkunde (Subject) / 10) Bodelebewesen (Lesson)

10) Bodelebewesen

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• 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? NPP = BPP minus selbst für den Stoffwechsel genutzte Assimilate                                    also die Menge an Energie welche aus Sonnenstrahlung unter Photosynthese in einem Ökosystem eingelagert wird 5% wird dem Boden nicht zugeführt da durch Tiere veratmet oder durch Waldbränder verloren gegangen
• 3.) Der Abbau der Streu kann stark vereinfacht in 4 Phasen gegliedert werden. Erläutern Sie diese Phasen. 1) Absterbephase - Pflanze entzieht dem Blatt ihre Nährstoffe. Es entstehen Sollbruchstellen, die Blätter fallen ab 2) Auswaschphase - Wasser wäscht die löslichen Produkte im Blatt ( Zucker, Proteine) aus 3) Zerkleinerungsphase - Organismen (zb. Regenwürmer/Enchyträen) zerkleinern die Streu (Fragmentierung, Durchmischung) 4) mikrobielle Phase - Mikroorganismen (Bakterien/Pilze etc..) zersetzten das Blatt (Mineralisierung, Hummifizierung)
• 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 verwerte Zucker, Proteine -----Zellulose, Hemicellulose ---- Lignin (Monosaacharide -----Polysaacharide ---Makromoleküle) Schimmelpilze bauen bevorzugt Zucker und Proteine ab
• 5. Erläutern Sie die Begriffe: Primärproduzent, Konsument, chemoheterotroph, photoautotroph, saprotroph, biotroph, phytophag. Welche Begriffe gehören zur gleichen Organismengruppe? Primärproduzent: autotrophe Organismen die aus anorganischen Verbindungen Biomasse aufbauen (Pflanzen, betreiben Photosynthese) Konsument: heterotrophe Organismen die die von den Produzenten hergestellte Energie nutzen chemoheterotroph: brauchen organische Substanzen als Energiequelle (O2 als Elektronenakzeptor) (Tiere, Menschen) photoautotroph: Pflanzen; sie brauchen Licht und betreiben Photosynthese saprotroph: Organismen die sich von toter organischer Materie ernähren biotroph: Organismen die sich von lebender organischer Materie ernähren (Herbivore und Carnivore) phytophag: ernähren sich von pflanzlicher Biomasse) (Herbivore)
• 6. Was versteht man unter der Mikroflora, der Mikrofauna, der Mesofauna und der Makrofauna des Bodens? Mikroflora: Bakterien, Pilze Mikrofauna: Protozoen Mesofauna: Nematoden, Mikroathropoden Makrofauna: Anneliden (Regenwürmer, Enchyträen(Fadenwürmer)), Insekten, Asseln, Spinnen, Schnecken
• 7. Für einen typischen Grünlandboden: Nennen Sie die ungefähren Massenanteile der Bodenlebewesen Wurzeln, Pilze, Bakterien, Bodentiere. Welche Tiergruppe hat den höchsten Anteil? Bodelebewesen: 8% Wurzeln: 50% Pilze: 29% Bakterien: 13% Regenwürmer mit 60% den größten Anteil der Bodentiere
• 8.) Erläutern Sie 4 Lebensäußerungen der Wurzeln, die den umgebenden Boden beeinflussen. Woher beziehen die Wurzeln die Energie ? Wurzelatmung (Aufnahme von O2, Abgabe von CO2) Verankerung (Wachstum -> Bodenverdichtung) Rhizodeposition (Abgabe von organ. Stoffen (Wurzelexudate) Ionenaustausch mit Bodenlösung Wasserentzug durch Transpirationsstrom Energie: chemoheterotrophe Energiegewinnung (chemische Reaktionen)
• 9. Erläutern Sie die Begriffe „apoplastischer“ und „symplastischer“ Transport in der Wurzelrinde. apoplastischer Transport: freier Wasser- Ionentransport durch Diffusion in der Wurzelrinde im Interzellularraum (Zellzwischenraum) symplastischer Transport: Transport niedermolekularer Substanzen innerhalb der Zellmembran (Osmose)
• 10.)Was sind Wurzelhaare (Aufbau, Funktion)? Besitzen alle Pflanzen Wurzelhaare, wenn nein, wie wird ihre Funktionalität ersetzt? kleine Ausstülpungen der Wurzelepidermis an der Spitze der Wurzel (ca 20 um lang) Funktion -> Vergrößerung der Oberfläche -> bessere Nahrungsaufnahme und bessere Reaktionen Alternative: Mykorriza -> sorgt auch für Vergrößerung der Oberfläche
• 11.) Was versteht man unter Rhizodeposition, was ist die Rhizosphäre? Rhizosphäre: unmittelbarer Bereich rund um die Wurzel (1 mm) (biologischer Hotspot); erhöhte biologische Aktivität etc Rhizodeposition: Abgabe von organ. Stoffwechselendprodukten durch die Wurzel an den Boden
• 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. ). chemoheterotroph: gewinnen ihre Energie aus organischen Ausgangsstoffen die vom Primärproduzenten hergestellt wurde (Tier, Mensch) chemoautotroph: gewinnen ihre Energie aus reduzierten Verbindungen (Bakterien) photoautotroph: gewinnen ihre Energie durch Photosynthese aus Sonnenlicht (Pflanzen)
• 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!). Elektronenakzeptor: Stoffe die Elektronen Aufnehmen. Das heißt sie werden reduziert und sind ein Oxidationsmittel weil sie den Reaktionspartner oxidieren. O2: Bioturbation NO3- : Denitrifizierung (von Nitrat zu N2) Fe: Redoximorphose (Reduktion von Fe(III) zu Fe(II)) SO4 : Desulfuritrikation (Reduktion von Sulfat zu Sulfid) Anaerobie: wenn kein Sauerstoff vorhanden ist. Hier werden andere Elektronenakzeptoren verwendet. Sauerstoff ist für die Prozesse also nicht notwendig
• 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: Nährstoffe gelangen durch Diffusion in den Organismus (entlang Konzentrationgradienten) Input: Elektronenakzeptor Substrat Output: Stoffwechselendprodukte (H2O, CO2..) Exoenzyme
• 15.) Welche Energiequellen werden von Bodenmikroorganismen genutzt? Nennen und erläutern sie 3 solche Quellen. Pflanzenreste (organisches Material) Tierreste (organisches Material) Stoffwechselendprodukte
• 16.) Erläutern Sie 6 Umgebungsbedingungen, die den bakteriellen Umsatz stimulieren bzw. hemmen. ph- Wert: sauer: weniger Umsatz; neutral: mehr Umsatz Elektronenakzeptoren (meist Sauerstoff; fakultativ: fehlt Sauerstoff können Nitrate/Eisen verwendet werden) Wasserversorgung Temperatur Nährstoffversorgung Bioturbation (Bakterien können sich nicht selbst bewegen, also wichtig)
• 17.) Erklären Sie warum a) ein niedriges C/N Verhältnis b) die Durchmischung und Zerkleinerung c) das Grazing den bakteriellen Umsatz stimuliert. a) niedriges C/N- Verhältnis: Bakterien brauchen genug Stickstoff welches zum Aufbau von Eiweißen gebraucht wird b) Durchmischung (Bioturbation): Bakterien können sich nicht selbst bewegen, sind also darauf angewiesen dass sie durch den Boden transportiert werden und somit immer zu neuer Nahrung kommen. Zerkleinerung ist nauch notwendig c) Grazing: Nematoden fressen Metaboliten/Detritus. Ohne das Grazing wäre das Bakterienwachstum begrenzt.
• 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: fadenförmige Zellen der Pilze Rhizomorphe: Myzelstränge (Geflecht von Hyphen) dienen dem Stofftransport  dadurch können Pilze sich verbreiten und zu den Nährstoffen "wachsen"
• 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? Saprotroph: ernähren sich von toten organischen Material biotroph: nutzen lebende pflanz/tierisches Material -> gehen Verbindungen ein Mykorrhiza: Mutualismus (biotroph) Ekto/Endomykorrizha (Pilz wächst in den Wurzelzellen, um die Wurzelzellen herum) Vorteil Wurzel: größere aktive Oberfläche -> bessere Nährstoffaufnahme, bessere Reaktionen etc); leistungsfähige Enzyme der Pilze helfen Vorteil Pilz: Pilz wird mit Assimilaten von der Wurzel versorgt
• 20.) Was ist Endo- und Ektomykorrhiza? Welche Mykorrhiza spielt eine entscheidende Rolle für die Vitalität der meisten unserer Waldbäume? Endomykorrizha: Pilz wächst in den Wurzelzellen Ektomykorrizha: Pilze umschließt die Interzellularen der Wurzelrinde ohne in die Zelle einzudringen
• 21.) Erklären Sie den Begriff des Grazing bei der Bodenmesofauna. Welche Tiergruppen gehören zur Mesofauna? Grazing: Nematoden fressen Metabolite/Detritus ab und verhindert somit eine Begränzung des Bakterienwachstums Mesofauna: Nematoden, Mikroarthropoden (Urinsekten, Milben)
• 22.) Was sind Enchyträen, wo leben sie? Fadenwürmer (Verwandte der Lumbriciden(Regenwürmer)) im sauren Millieu weltweites Vorkommen feuchte Bedingungen, da von Feuchtigkeitsfilm umgeben (zb. Moorboden) arbeiten horizontal
• 23.) Beschreiben Sie die drei Lebensformtypen der Regenwürmer im Hinblick auf Pigmentierung, Größe, Nahrungsaufnahme, Wohnröhren. Streubewohner (epigäisch) bräunlich/rötlich als Tarnfarbe und UV-Schutz 10-30 mm lang Nahrung: Streu, Mikroorganismen Röhrenart: keine oder kurzfristige, horizontale Gänge Mineralbewohner (endogäisch) unpigmentiert (nie UV exponiert) 3-15 cm lang Nahrung: abgestorbene Feinwurzeln, eingeschwemmte organische Substanzen Röhrenart: kurzfristige horizontale Gänge) Tiefgräber (anezisch): Vorderteil & Dorsal schwärzlich bis braun 15-60 cm lang Nahrung: Streu un dMirkooganismen Röhrenart: dauerhafte, vertikale Wohnröhre
• 24.) Wie beeinflussen Regenwürmer den Boden? Erläutern Sie 5 Funktionen. Bioturbation Zerkleinerung: Humifizierung/Mineralisierung der organischen Auflage wird erleichtert Bildung von Makroporen -> Wasserdrainage, Bodenbelüftung Vermengen von Mikroorganismen und Substrat: Bakterien werden zu ihrer Nahrung gebraucht Bildung organo-mineralischer Verbindungen
• 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) Kohlenstoff wird für Aufbau des eignen Körpers genutzt oder es wird ungenutzt wieder ausgeschieden/ausgeatmet b) Regenwürmer assimilieren wenig Kohlenstoff, Bakterien (sowie Pilze und Protozoen) assimilieren viel c) Regenwürmer assimilieren nur einen minimalen Teil der aufgenommenen Nahrung die dann aber oftmals mit der übrigen mineralischen Substanz verbunden oder gut durchmischt ist -> C- Speicherung im Boden

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