Verborgene Ingenieure: Wie wirbellose Bodenlebewesen die Welt unter unseren Füßen beeinflussen

Seit der industriellen Revolution haben globale Veränderungen zu einem Rückgang der Biodiversität geführt. Um diesen Veränderungen zu begegnen, ist es entscheidend zu verstehen, was gesunde Ökosysteme ausmacht – und wie man sie schützen und aufbauen kann. Eine neue Meta-Analyse eines internationalen Forschungsteams, dem auch Prof. Nico Eisenhauer vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig angehört, zeigt jetzt Interessantes.

Nämlich, dass die drei wichtigsten Gruppen wirbelloser Tiere – Termiten, Regenwürmer und Ameisen – durch ihre bodenverbessernden Wirkungen den Nährstoffgehalt des Bodens, die Bodenatmung, die mikrobielle Biomasse sowie die Pflanzenbiomasse auf globaler Ebene positiv beeinflussen. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Termiten, Ameisen und Regenwürmer sind auf der ganzen Welt weit verbreitet und machen einen bedeutenden Anteil – sowohl in ihrer Anzahl als auch in ihrer Biomasse – der wirbellosen Bodenbewohner aus. Diese „Ökosystemingenieure“ tragen zur Durchmischung des Bodens bei, indem sie einzigartige Strukturen wie Termitenhügel, Ameisennester und Regenwurmtunnel schaffen.

Diese verändern die Mikroumgebung und bieten anderen biologischen Gruppen sowohl Nahrung als auch Lebensräume. Somit spielen sie eine wichtige Rolle für den Nährstoffkreislauf und den Erhalt der biologischen Vielfalt.

Über 1.000 wissenschaftliche Artikel aus sechs Kontinenten ausgewertet

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Sun-Yat-sen University in Guangzhou (China) und mit Beteiligung von iDivs Synthesezentrum sDiv analysierte die bodenverbessernde Wirkung der drei wichtigsten Gruppen Wirbelloser in verschiedenen Ökosystemen weltweit. Dazu werteten sie mehr als 1000 Fachartikel aus sechs Kontinenten aus.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass alle drei Gruppen von Wirbellosen die Pflanzenbiomasse, die mikrobielle Biomasse des Bodens sowie die Bodenatmung erhöhten, indem sie die Makronährstoffe im Boden verbesserten. Da Termiten wärmere Klimazonen bevorzugen, verbessern sie die Bodenatmung und die Pflanzenbiomasse vor allem in wärmeren Regionen; die stärksten Auswirkungen zeigten sich in den Tropen.

Da frühere Studien zeigen, dass die globale Erwärmung die Holzzersetzung durch Termiten vorantreiben könnte, könnte dies die Netto-Kohlenstoffeinspeicherung in und um die von Termiten geschaffenen Strukturen verbessern.

Von tropischen bis zu trockenen Zonen: wichtige Treiber für Pflanzenbiomasse und -Fitness

Termiten und Ameisen spielen eine wichtige Rolle bei der Steigerung der Pflanzenproduktivität, indem sie der Phosphor- und Stickstoffbegrenzung in tropischen bzw. gemäßigten Regionen entgegenwirken. In phosphorarmen Regionen tragen Termitenhügel zu einer Erhöhung des Phosphorgehalts in Pflanzen und Böden bei, wodurch sich die Pflanzenbiomasse erhöht. Ameisenhügel hingegen erhöhen den Stickstoffgehalt der Pflanzen erheblich, was insbesondere in stickstoffarmen Gebieten ebenfalls zu einer Erhöhung der Pflanzenbiomasse führte.

Prof. Nico Eisenhauer, Forschungsgruppenleiter bei iDiv und Co-Leiter der sDiv-Gruppe sOilFauna, kommt zu dem Schluss: „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass wirbellose Bodenlebewesen einen wesentlichen Beitrag zur natürlichen Kohlenstoffbindung in terrestrischen Ökosystemen leisten.“

Die neuen Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die Wirkung von Termiten und Regenwürmern auf die Fitness von Pflanzen unter trockenen Bedingungen noch größer sein könnte. In tropischen Regenwäldern wurde etwa nach Dürreereignissen eine höhere Termitenaktivität beobachtet.

Dadurch konnten im Vergleich zu Wäldern ohne Termiten die Bodenfeuchtigkeit, die Überlebensrate von Jungpflanzen, die Zersetzungsrate von Streu/Holz und die Nährstoffheterogenität des Bodens verbessert werden. Obwohl Regenwürmer in trockenen Regionen weniger häufig vorkommen, hilft ihre Grabtätigkeit den Pflanzenwurzeln in ariden Ökosystemen dabei, die begrenzt vorhandenen Nährstoffe in tieferen Bodenschichten aufzunehmen.

Die Forschenden betonen, dass die drei untersuchten Gruppen von Wirbellosen zu nährstoffreicheren Zonen für Pflanzen und Bodenmikroorganismen beitragen. Da Umweltfaktoren viele der bodenverbessernden Wirkungen von Termiten, Ameisen und Regenwürmern beeinflussen, könnten Umweltveränderungen sich auch auf die Ökosystemfunktionen und biochemischen Kreisläufe auswirken, die von Wirbellosen mitgestaltet werden.

„Wir wissen, dass der globale Klimawandel mit seinen Extremereignissen und die Intensivierung der Landnutzung Ameisen, Regenwürmer und Termiten bedrohen. Es ist an der Zeit, ihre Bedeutung für das Funktionieren von Ökosystemen zu erkennen und sie entsprechend zu schützen“, sagt Nico Eisenhauer.

Diese Studie wurde u.a. von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG; FZT-118) unterstützt. Sie ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit, an der auch Mitglieder der sDiv-Arbeitsgruppe sOilFauna beteiligt waren. iDiv’s Synthesezentrum sDiv finanziert Arbeitsgruppentreffen, bei denen Forschende aus aller Welt gemeinsam wissenschaftliche Fragen bearbeiten.

Originalpublikation: Donghao Wu, Enzai Du, Nico Eisenhauer, Jérome Mathieu & Chengjin Chu (2025). Global engineering effects of soil invertebrates on ecosystem functions. Nature.