Der Boden lebt

Laut einer aktuellen Hochrechnung dürften Regenwürmer indirekt zu etwa 6,5 Prozent der gesamten Getreideproduktion beitragen. Das entspräche etwa 140 Millionen Tonnen Weizen, Mais und anderen Erzeugnissen jährlich, die ohne ihr Tun nicht wachsen würden. Dennoch sind die Würmer nicht überall willkommen. Und auch durch Gletscher und Permafrost wurden sie während der Eiszeiten vom größten Teil des nordamerikanischen Kontinents dauerhaft vertrieben. Zwar gebe es im Süden und entlang der Küsten heimische Wurmarten, wie der Forstökologe Lee Frelich von der University of Minnesota erläutert, „aber die bewegen sich nur sehr langsam nordwärts.“

Viele der Wälder Nordamerikas sind trotzdem voller Regenwürmer. Es handelt sich dabei mittlerweile vorwiegend um europäische Lumbricidae und zunehmend auch asiatische Spezies. Der Mensch hat sie eingeschleppt. Und das ist ein Problem, betont Frelich. Die meisten nordamerikanischen Waldökosysteme haben sich über zigtausend Jahre hinweg ganz ohne Würmer entwickelt; jetzt werden sie von den kringelnden Invasoren umgekrempelt. Die wenigen einheimischen Vertreter, die weiter südlich überlebt haben, sind nicht so aggressiv, sagt Lee Frelich. „Sie nutzen den Waldboden als Lebensraum, anstatt ihn aufzufressen.“ Die Neulinge dagegen würden geradezu über die Laubstreu herfallen. Es bleibe kaum etwas übrig.

Wenn die entscheidende Oberflächenschicht aber schwindet, kommen verschiedene ökologische Kettenreaktionen in Gang, erklärt der Wissenschaftler. Der Nährstoffhaushalt des Bodens ändert sich ebenso wie seine Durchlässigkeit für Wasser; heimisches Kleingetier findet unter anderem nicht mehr genug Futter und stirbt lokal aus, während sich manche in Amerika invasive Pflanzen wie der europäische Purgier-Kreuzdorn (Rhamnus cathartica) leichter ausbreiten können. Der Wald speichert zudem weniger Kohlenstoff, was mit Blick auf den Klimawandel überaus bedenklich ist. Bäume wie der Zuckerahorn (Acer saccharum) leiden offenbar sehr stark unter den Veränderungen und sterben in manchen Regionen vermehrt ab, und ihre Keimlinge werden besonders gerne von den Regenwürmern gefressen. „Wir werden die nicht mehr los“, meint Frelich. Die Umwälzungen sind wie ein riesiges Freilandexperiment: Ausgang ungewiss.

Wühlende Nager

Ganz anders ist die Lage bei einigen warmblütigen Wühlern: dem Feldhamster (Cricetus cricetus), und den europäischen Zieselarten Spermophilus citellus und S. suslicus, die zur Unterfamilie der Erdhörnchen gehören. Diese Tiere führen ein Leben zwischen den Welten: Sie halten sich sowohl über der Erdoberfläche als auch unterirdisch auf. Ihr Futter holen die Vierbeiner oben, erklärt die Biologin und Nagetierexpertin Carina Siutz von der Universität Wien. „Sie gehen hauptsächlich zum Wohnen, zum Schlafen in den Bau.“

Dort bleiben sie allerdings auch die ganze kalte Jahreszeit über. Die wichtigste physiologische Anpassung an ihren teilweise subterranen Lebensstil sei deshalb der Winterschlaf, meint Siutz. Die Nager fallen dabei in eine Kältestarre, was Energie spart. Mit Blick auf ihre Versorgung haben Hamster und Ziesel unterschiedliche Strategien entwickelt. Erstere horten in ihrem Bau Futtervorräte, die zweite Gattung frisst sich stattdessen vor dem Winter große Fettreserven an. Beides führt zum Ziel.

Feldhamster galten lange Zeit als üble Landwirtschaftsschädlinge. In Deutschland wurden sie daher noch bis in die 80er mit allerlei Fallen und Giftgaskartuschen bekämpft, in Österreich geschah dasselbe mit den Zieseln. Was der Mensch bei solchen Vernichtungsfeldzügen jedoch nicht bedachte: Ohne die wuseligen Vierbeiner würde es die fruchtbarsten Böden Europas wohl gar nicht geben. Gemeint ist Schwarzerde, auch Tschernosem genannt.

In der Rangliste der Bodenqualität steht sie ganz oben, wie die Geografin Dana Pietsch von der Universität Tübingen erläutert. Die, wie der Name schon andeutet, äußerst dunkle Farbe rühre von einem besonders hohen Humusanteil her. Dieser organische Kohlenstoff entstammt abgestorbenem Pflanzenmaterial, welches im Boden eingelagert wurde. Abgesehen davon enthalten Schwarzerden meistens auch reichlich Kalk und andere Mineralstoffe – eine ideale Grundlage für den Ackerbau.

Fruchtbare Schwarzerde

Europaweit findet man die größten Tschernosem-Vorkommen in Südrussland und in der Ukraine. „Sie sind die Getreidekammern“, sagt Dana Pietsch. Aber auch in Deutschland gebe es Schwarzerdegebiete, zum Beispiel die Magdeburger Börde. Für deren Entstehung, so die Expertin, waren mehrere Grundvoraussetzungen nötig: Als Basis dienten meist bereits vorhandene Lössablagerungen. Auf diesem sehr feinkörnigen Untergrund gedieh einst eine Steppenvegetation, aus deren Überresten sich der besagte Humus bildete. Dass Letzterer so nahtlos in den Boden eingearbeitet werden konnte, ist der Tierwelt zu verdanken, betont Pietsch. „Tschernoseme sind Bioturbate.“

Feldhamster und andere Nager gruben durch ihr ständiges Wühlen die oberen Erdschichten um. Deren wiederverfüllte Baue – Fachleute nennen sie Krotowinen – prägen bis heute den Untergrund. Die Vierbeiner indes waren nur für den groben Anteil der Schwarzerdeherstellung verantwortlich; die Feinarbeit erledigten hauptsächlich die Würmer. Sie verfrachteten das in die Hamsterbehausungen hineingelangte organische Material in ihre eigenen Röhrchen und sorgten so für eine noch gründlichere Verteilung. Bis zum fertigen Tschernosem.

Der Großteil der Schwarzerde entstand wahrscheinlich im Anschluss an die letzte Eiszeit, als auch in Mitteleuropa ein eher trockenes Kontinentalklima herrschte. Der damit verbundene Niederschlagsmangel unterband in weiten Gebieten den Waldwuchs, stattdessen breiteten sich Gras- und Baumsteppen aus. Die Zusammensetzung der Vegetation spielt eine wichtige Rolle, erklärt Dana Pietsch. Wald bringt nur selten Tschernoseme hervor, es braucht in erster Linie Grasland.

„Schwarzerde ist ein Ökosystem an sich“, meint die Forscherin. Dessen Dynamik erhält die Fruchtbarkeit des Bodens. Mit der Zeit verliert der Lössanteil durch Anreicherung von Huminsäure aus der Humusbildung an Kalk, erläutert Pietsch. Gleichzeitig bläst der Wind stetig neuen Löss als Staub herbei, der sich oben in den Pflanzen verfängt, und die Tiere transportieren ihn unermüdlich in den Untergrund.

In den osteuropäischen Steppenzonen funktionieren diese Prozesse noch immer – zumindest dort, wo noch keine industrielle Landwirtschaft betrieben wird. Das Ergebnis dieser seit Jahrtausenden stattfindenden Naturvorgänge sichert vielen Millionen Menschen ihr tägliches Brot. Was für eine Ökosystemleistung!

Nicht schön, aber selten: Blindmäuse

Nicht Feldhamster und Ziesel allein sind Krotowinen-Urheber. In den europäischen Schwarzerdegebieten lebten während des Pleistozäns auch viele Steppenlemminge (Lagurus lagurus), deren fossile Wohnröhren ebenfalls noch immer nachweisbar sind. Das Verbreitungsgebiet dieser Kleinsäuger erstreckt sich heute von Kasachstan bis in die Mongolei.

Osteuropas Graslandökosysteme sind zudem die Heimat einiger besonders gut an die unterirdische Lebensweise angepassten Nagerspezies: Die Blindmäuse der Gattungen Spalax und Nannospalax. Ihr Äußeres mutet seltsam an. Am auffälligsten sind die riesigen Schneidezähne, die bei Gefahr sofort gefletscht werden. Augen sucht man dagegen vergebens; die Bodenbewohner sind von Geburt an blind. Auch Ohren und ein Schwanz scheinen zu fehlen. Der ganze Körper wirkt wie eine pelzige Walze mit Beinen – optisch nicht unbedingt schön, aber im Untergrund überaus praktisch. Dank ihrer speziellen Anatomie können sich die bis zu 30 Zentimeter langen Nager fast reibungslos durch ihre Tunnel bewegen.

Blindmäuse waren ebenfalls an der Bildung von Krotowinen beteiligt, doch in nicht allzu großem Maße, wie Mikhail Rusin berichtet. „Dafür bauen sie sehr weitläufige Höhlensysteme, bis zu zwei Meter tief.“ Gegraben werde dabei nicht mit den Pfoten, sondern mit den Zähnen. Die Tiere beißen sich quasi durch den Boden, erklärt der Wissenschaftler. Das lose Erdreich schaufeln sie anschließend mit ihrem Kopf nach hinten und schieben es später in Richtung Oberfläche weiter, wo dann zahlreiche Haufen entstehen. Dadurch kann man Blindmäuse relativ einfach aufspüren, sagt Rusin. Eine Erleichterung seiner Forschungsarbeit. Vieles zur Biologie dieser skurrilen Geschöpfe, zoologisch in der Unterfamilie der Spalacinae zusammengefasst, ist nämlich noch unbekannt. Auch über die genaue Anzahl der Spezies sind sich Fachleute uneinig. Je nach Sichtweise könnten es bis zu 15 verschiedene Arten sein.

Geografisch reicht das Verbreitungsgebiet der Blindmäuse von Ungarn über die Ukraine und Südrussland bis ans Kaspische Meer sowie südlich über Anatolien und den Mittleren Osten bis nach Ägypten hinein. Mancherorts, vor allem westlich der Karpaten, gelten sie bereits als stark gefährdet oder gar vom Aussterben bedroht. Die Zerstörung ihrer Lebensräume dürfte die Hauptursache dafür sein. Prinzipiell sind die Tiere jedoch recht robust. Blindmäuse besiedeln verschiedene Bodentypen, aber sie meiden Wälder, erklärt Mikhail Rusin. In ihren natürlichen Grasland-Habitaten fressen die Nager vor allem Pflanzenwurzeln. Gärtner und Bauern sehen die Buddler oft als Plage an, erzählt Rusin. „Denn sie lieben das Gemüse.“ Spalacinae halten keinen Winterschlaf und legen dementsprechend große Vorräte verschiedener Bodenerzeugnisse für die kalte Jahreszeit an. In den unterirdischen Speichern eines einzigen Exemplars wurden zum Beispiel mehr als zehn Kilo Kartoffeln gefunden.

Wundersame Selbstheilungskräfte

Der ständige Aufenthalt im Untergrund mag Sicherheit bieten, hat allerdings seinen Preis: Die tiefen Höhlensysteme sind nicht unbedingt gut ventiliert. Für die Bewohner kann daher Sauerstoff leicht knapp werden, während gleichzeitig die CO₂-Konzentration bedenklich ansteigt. Was für manche lebensbedrohlich werden kann, ist jedoch kein Problem für Blindmäuse. Sie scheinen sogar eine regelrechte Abneigung gegen Zugluft zu haben, berichtet Mikhail Rusin. Wird irgendwo ein oberflächennaher Tunnel undicht, stopfen die Tiere das Loch rasch wieder zu. Sicherheit und Komfort gehen offensichtlich vor.

Vor möglichen Atemproblemen sind die Wühler dank physiologischer Anpassungen gefeit. Auf Hypoxie, sprich Sauerstoffmangel, reagiert ihr Körper unter anderem mit einer stark erhöhten Ausschüttung von Erythropoietin. Dieses auch unter der Kurzbezeichnung „Epo“ bekannt gewordene Hormon wird im Sport manchmal als Dopingmittel missbraucht. Erythropoietin kurbelt die Produktion roter Blutkörperchen an und verbessert so die Sauerstoffaufnahme ins Blut. Wenn die Luft dünn ist, muss man das vorhandene Angebot eben optimal nutzen.

Damit ist es jedoch nicht getan. Hypoxie führt auch zum oxidativen Stress, und der wiederum verursacht vielerlei Schäden. Grund sind die sogenannten Reaktiven Sauerstoffspezies, englisch abgekürzt ROS. Sie entstehen vor allem als Abfallprodukte des Energiestoffwechsels und lassen sich bei Sauerstoffmangel nicht ausreichend neutralisieren. Infolgedessen erhöhen sich ihre Konzentrationen. Die aggressiven ROS-Moleküle greifen die Zellen und ihr Erbgut an, was letztlich eine Tumorbildung auslösen kann – aber nicht bei Blindmäusen. Die Tiere werden bis zu 20 Jahre alt, ohne je an Krebs zu erkranken – ganz im Gegensatz zu Feldhamstern und anderen Nagern. Laboruntersuchungen zufolge scheint diese erstaunliche Resistenz zumindest teilweise auf die Aktivität bestimmter Bindegewebszellen, der Fibroblasten, zurückzuführen zu sein. Deren Sekrete blockieren offenbar die Vermehrung von Tumorzellen und töten sie. Eine Art vorbeugende, körpereigene Chemotherapie: Der Krebskeim wird vernichtet, bevor er richtig heranwachsen kann. Wissenschaftler vermuten nun, dass Langlebigkeit, Tumorresistenz und der physiologische Umgang mit Hypoxie Teil eines evolutionären Gesamtpakets sind. Vielleicht kann die Entschlüsselung dieser Mechanismen auch der Humanmedizin Vorschub leisten. //