DOI: 10.15468/4vdsph
title: Untersuchungen zur Entwicklung der Bodenfauna rekultivierter Schutthalden eines Stahlwerkes

description: This dataset is part of Edaphobase. Edaphobase is a data warehouse that collects information from literature, museum collections and research data about the distribution and ecology of soil organisms (earthworms, potworms, nematodes, springtails, proturans, diplurans, moss/beetle mites, gamasina mites, centipedes, millipedes, woodlice, soil fungi and soil prokaryotes). You can discover the whole Edaphobase data here: https://portal.edaphobase.org/ To get more information about Edaphobase please go to: https://edaphobase.org/ Data ownersRainer Guttmann Discover the datahttps://portal.edaphobase.org/?qxenv:action:gbif&qxenv:sources:11556 Description of this dataset Im Deponiegelände der Stahlwerke Höchling-Burbach GmbH in Völklingen/ Saar wurde die Bodenfauna von Schutthalden unterschiedlichen Alters untersucht. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt bei der Mesofauna, unter besonderer Berücksichtigung der Collembola sowie der Protura, Symphyla, Pauropoda und Dipterenlarven. Ergänzend wird in mehreren Untersuchungsflächen die Makrofauna des Bodens und die epigäische Fauna bearbeitet. Die drei 100 bis 130 m hohen Schutthalden bestehen aus Schlacke, Schiefer, Asche, Bauschutt und weiteren Abfallstoffen. Sie werden seit 1953 forstlich rekultiviert. In den Robinienaufforstungen der älteren Halden haben sich typische Begleitpflanzen von Robinia pseudoacacia eingestellt. Die Basenflächen sind demgegenüber durch verschiedene wärme- und trockenheitsbevorzugende Arten. an wenigen Stellen auch durch Feuchtezeiger« charakterisiert. In den offenen Bereichen der in Betrieb befindlichen Halde herrschen angesäte Gräser vor. Zur Beschreibung der Lebensbedingungen der Bodenfauna wurde die Bestimmung wichtiger Bodeneigenschaften und Mikroklimagrößen vorgenommen« Die untersuchten Boden haben an den meisten Standorten das Rohboden- Stadium überschritten und gehören nach ihrer Korngrößenzusammensetzung zu den lehmigen Sanden. Das Porenvolumen der oberen Horizonte ist sehr hoch, teilweise über 75 %. Die chemische Analyse ergibt wesentliche Abweichungen gegenüber natürlichen Boden. Die pH(H_0)-Werte umfassen den Bereich von 5,4 bis 9,6 Die Feldkapazität (pF 2,5) in den Untersuchungsflachen liegt zwischen etwa 13% und über 25%. Die Böden sind vorwiegend als trocken zu bezeichnen. lediglich an einigen feuchteren Stellen des Haldenrückens ist die Möglichkeit einer Nutzung von Stauwasser gegeben. Ein wesentliches Merkmal der drei Schutthalden stellen im Innern stattfindende Schwelbrände dar, die am der von 1910 - 1932 entstandenen Halde A seit mehr als 50 Jahren andauern. In 1 m Tiefe werden Temperaturen bis 112° C erreicht. Die Brennvorgänge beeinflussen die Bodentemperaturen der oberen Horizonte in hohem Maße; in 10 cm Tiefe kommen Temperaturen bis über 59° C vor. Da in verschiedenen Haldenbereichen unterschiedliche Wärmeverhältnisse herrschen, stellen die 11 Untersuchungsflächen ein Temperaturgefälle dar. Dieses entspricht einem Unterschied der Bodentemperatur in 10 cm Tiefe von mehr als 30° C zwischen dem wärmsten und kältesten Standort. Neben zahlreichen Einzelmessungen wurden Registrierungen des Tagesgangs der Bodentemperatur, der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit vor genommen. Die Analyse der Bodenfauna erfolgte unter anderem unter den zwei folgenden Gesichtspunkten. Zum einen wurde der Informationsgehalt der Organismen (Arten und Gesellschaften) zur Charakterisierung der Standorte herangezogen. Andererseits waren bei Kenntnis der abiotischen Faktoren vielfach Rückschlüsse auf die Biotopansprüche der vorkommenden Arten möglich. Als gut geeignet zur Standortanalyse erwiesen sich die Collembolen. 33 Arten wurden festgestellt, darunter eine bisher unbekannte Art (Paratullbergia sp. n.) und fünf Arten der Gattung Mesaphorura. Eine teilweise Koexistenz von vier nahe verwandten Spezies der Mesaphorura krausbaueri-Gruppe im Haldengelände ist sehr wahrscheinlich. Die daraus resultierenden ökologischen und taxonomischen Probleme werden diskutiert. Unterschiede in der räumlichen Verteilung einiger Mesaphorura-Arten lassen auf eine ökologische Differenzierung schließen. Es werden Berechnungen der Dominanzidentität der Collembolengesellschaften und der Artendiversität nach SHANNON-WIENER und nach SIMPSON vorgenommen. Dabei ergibt sich eine Korrelation von Diversitätsunterschieden mit den Affinitätsbeziehungen der Gesellschaften. Standorte mit einer hohen Dominanzidentiten ät haben demnach eine ähnliche Artendiversität. Allgemein ist eine deutliche Abhängigkeit der Diversität der Collembolenfauna von der Bodentemperatur festzustellen. Parallel dem Anstieg der Temperatur in 10 cm Tiefe von der Robinienfläche A 1 bis zu der stark erwärmten Rasenfläche B 3 um mehr als 30 C sinkt die Artendiversität nach SHANNON-WIENER von 1,94 bis auf 0,11. Die Verteilung der Collembolenarten entlang dem durch die Unter suchungsflächen dargestellten Temperaturgradienten weist Beziehungen zu den artspezifischen Werten der Letal- und Präferenztemperatur und des Temperaturoptimums auf. Als charakteristische Art der erwärmten Haldenbereiche ist Isotomina thermophila anzusehen, die stellenweise hohe Abundanzen und Dominanzen erreicht. Die Ökologie dieser und weiterer Arten des Haldengeländes wird untersucht und durch Literaturdaten aus anderen Lebensräumen ergänzt. Die Sukzession der Collembolenfauna zeigt teilweise Übereinstimmungen mit den Vorgängen bei der Besiedlung von Kippen des Braunkohlentagebaus. Hohe Bodentemperaturen bewirken eine langzeitige Hemmung der Sukzession und können eine größere Bedeutung als der Zeitfaktor er langen. Zur Erklärung der Sukzessionsvorgänge wird das Modell einer temperaturabhängigen Entwicklung der Collembolenfauna verwendet. Neben den direkten Auswirkungen der Temperatur der Schutthalden auf die Fauna werden die indirekten betrachtet. Daneben stellt die räumliche Heterogenität des Bodens einen wichtigen Faktor dar. Durch die Rekultivierungsmaßnahmen tritt eine deutliche Beschleunigung der Bodenentwicklung und der Sukzession der Collembolen ein. Zusätzlich zu der ökologischen Valenz der Arten hinsichtlich der abiotischen Faktoren sind interspezifische Beziehungen und die Dispersions dynamik Ursachen für die Bevorzugung bestimmter Sukzessionsstadien. Es wird eine Anwendung des Konzepts der r- und K-Auslese auf die Collembolen vorgeschlagen. Im Untersuchungsgebiet kommen fünf Proturenarten vor, besonders an den Standorten mit der geringsten Bodentemperatur und der höchsten Diversität der Collembolen. Die größte Artenvielfalt erlangen die Proturen in dem am weitesten entwickelten Robinienbestand A 1. Die Arten weisen unterschiedliche Biotopansprüche auf. Ac^rentulus £onfin:is erreicht in der trockenwarmen Rasenfläche A 3 eine hohe Frequenz bei hoher Individuenzahl und besitzt gegenüber den anderen Arten eine größere Pionierfähigkeit. Es wurden insgesamt acht Arten der Pauropoda in sechs Untersuchungsflächen nachgewiesen. Bei Decapauropus-kocheri und D.^oryphorus handelt es sich um Erstnachweise für Europa beziehungsweise Mitteleuropa. Die beiden Arten der Symphyla sind auf die aufgeforsteten Haldenbe reiche beschränktf bei unterschiedlicher Bevorzugung verschiedener Standorte. In den Pionierflächen der in Betrieb befindlichen Halde C findet eine rasche Besiedlung durch Dipterenlarven statt. Die Verteilung der Makrofaunagruppen bestätigt zum Teil die an der Mesofauna gewonnenen Ergebnisse zur Charakterisierung des Untersuchungsgebiets. Zu den Lumbriciden liegen Artdeterminationen vor. ff Hier dominieren an der Oberfläche aktive Arten, die die Fähigkeit zur .& Besiedlung von Frühstadien der Bodenbildung besitzen. Zur Erfassung des Epigaions mußte wegen der erhöhten Bodentemperaturen eine Abänderung der herkömmlichen Barberfalle vorgenommen werden. Der Jahresgang der Aktivitätsdichte der Collembolen zeigt enge Beziehungen zum Mikroklima der Untersuchungsflächen. Dasselbe gilt für den Jahresgang der Aktivitätsdichte und -biomasse der Isopoda. Im Haldengelände kommen mindestens fünf Isopodenarten vor, darunter Armadillidium nasatum, die in Mitteleuropa bisher dauerhaft nur aus Gewächshäusern bekannt ist. Für die Böden der wärmsten Rasenflächen der Schutthalden ist Acheta domestica (Saltatoria) charakteristisch. Hohe Aktivitätsdichten erlangen an den offenen Standorten die Heteroptera, Cicadina, Aphididae und Formicidae. Der am weitesten entwickelte Robinienbestand A 1 ist demgegenüber durch das Vorhandensein der Pseudoscorpiones und der Larven von Enoi£yla sp. (Trichoptera) gekennzeichnet. Allgemein ist die Bedeutung der Bodentemperatur und der Rekultivierungsmaßnahmen für die Besiedlung der Schutthalden durch die verschiedenen Taxa der Bodenfauna herauszustellen. Das Haldengelände erwies sich in den Untersuchungen als ein heterogenes Ökosystem mit Beziehungen zu sehr verschiedenartigen natürlichen und anthropogenen Lebensräumen.