Regenwürmer im Einsatz gegen Hochwasser

Die Bilder haben die meisten wohl noch im Kopf: Im Sommer 2013 standen weite Teile Mitteldeutschlands unter Wasser. Heftige Niederschläge hatten binnen weniger Stunden Bäche und Flüsse in reißende Ströme verwandelt. Die Wassermassen überfluteten Städte, rissen Bäume und Autos mit sich fort, unterspülten Straßen.

„Solche Extremereignisse machen deutlich, welch wichtige Rolle der Wasserkreislauf in unserem Leben spielt“, sagt Juniorprofessorin Dr. Anke Hildebrandt von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Eine der wichtigsten Umschlagplätze ist dabei der Boden.“ Denn der Boden ist das wichtigste Auffangbecken für Niederschlagswasser und stelle so die Verbindung zum Grundwasser her, erklärt die Juniorprofessorin für Ökologische Modellierung.

Wie die natürliche Infiltration – so wird die Aufnahme von Niederschlägen in den Boden bezeichnet – beeinflusst wird, das haben Prof. Hildebrandt und ihr Team jetzt detailliert untersucht: Dr. Christine Fischer konnte gemeinsam mit Kollegen der Universität Jena und des Max-Planck-Instituts für Biogeowissenschaft nachweisen, dass die Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens entscheidend vom Pflanzenbewuchs sowie dem Vorkommen von Regenwürmern geprägt ist. Seine Ergebnisse hat das Forscherteam in der Fachzeitschrift „PLOSOne“ veröffentlicht (DOI: 10.1371/journal.pone.0098987).

Ausschlaggebend für die Aufnahmekapazität des Bodens ist seine Porenstruktur. „Vor allem Poren mit einem Durchmesser größer als etwa ein Zehntel Millimeter, auch als Makroporen bezeichnet, sind für den Abfluss des Niederschlagswassers wichtig“, sagt Anke Hildebrandt. Dass bestimmte biologische Faktoren bei der Entstehung solcher Poren eine wichtige Rolle spielen, ist eine zentrale Erkenntnis der vorliegenden Arbeit, so die Hydrologin. So fanden die Jenaer Forscher heraus, dass sich das Vorkommen von Gräsern negativ auf die Entstehung großer Poren auswirkt, während das Vorhandensein von Leguminosen wie Klee oder Lupinen deren Entstehung begünstigt.

„Für diesen Effekt sind zum einen direkt die Pflanzenwurzeln verantwortlich“, erläutert Christine Fischer. So bilden Leguminosen in der Regel dicke Pfahlwurzeln aus, die zur Bildung von Makroporen beitragen können. „Gräser haben dagegen sehr feine, verzweigte Wurzeln, die vorhandene Poren eher verschließen und so das Eindringen von Niederschlagswasser verhindern.“ Vor allem spielen die Pflanzenarten aber im Zusammenhang mit Regenwürmern eine große Rolle: Diese begünstigen durch ihre Aktivitäten im Boden ebenfalls die Porenbildung. Allerdings scheinen sie sich bevorzugt dort aufzuhalten, wo es auch Leguminosen gibt, was den Effekt auf die Wasseraufnahme zusätzlich verstärkt.

Für ihre Untersuchungen haben die Wissenschaftler das „Jena-Experiment“ der Friedrich-Schiller-Universität genutzt. Auf dem ca. zehn Hektar großen Gelände in der Saaleaue wachsen in mehreren Hundert Versuchsparzellen künstlich zusammengestellte Graslandschaften: von der Monokultur mit nur jeweils einer Pflanzenart bis hin zur Wiese aus 60 verschiedenen Gräsern, Kräutern und Leguminosen. Damit ist das „Jena-Experiment“, als eines der weltweit größten Biodiversitätsexperimente und das am längsten bestehende in ganz Europa, einmalig.

Original-Publikation:
Fischer C et al. How do earthworms, soil texture and plant composition affect infiltration along an experimental plant diversity gradient in grassland? PLOS One 2014, DOI: 10.1371/journal.pone.0098987

Kontakt:
Jun.-Prof. Dr. Anke Hildebrandt, Dr. Christine Fischer
Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Burgweg 11, 07749 Jena
Tel.: 03641 / 948651
E-Mail: hildebrandt.a[at]uni-jena.de, fischer.christine[at]uni-jena.de

http://www.uni-jena.de