@phdthesis{Puppe2015, author = {Puppe, Daniel}, title = {Protozoische Silicium-Pools in B{\"o}den initialer und bewaldeter {\"O}kosysteme - Quantifizierung und abiotische und biotische Einfl{\"u}sse}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35024}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {Auf globaler Ebene sind die biogeochemischen Kreisl{\"a}ufe von Silicium und Kohlenstoff haupts{\"a}chlich durch Verwitterungsprozesse und Stofffl{\"u}sse gel{\"o}sten Siliciums aus terrestrischen in aquatische {\"O}kosysteme miteinander verbunden. Diverse Organismen sind in der Lage, amorphe siliciumhaltige Strukturen zu synthetisieren (Biosilifikation), die in B{\"o}den unterschiedliche biogene Silicium-Pools repr{\"a}sentieren und diese Siliciumfl{\"u}sse als Bestandteile des sogenannten biogenen Silicium-Filters beeinflussen. W{\"a}hrend sich die Forschung bislang prim{\"a}r auf die Rolle phytogener Silicium-Pools konzentriert hat, ist {\"u}ber weitere biogene Silicium-Pools in B{\"o}den wenig bekannt. Dies gilt insbesondere f{\"u}r protozoische Silicium-Pools, die durch Thekam{\"o}ben repr{\"a}sentiert werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die B{\"o}den von f{\"u}nf Fl{\"a}chen unterschiedlich alter Initialstadien (drei, f{\"u}nf und zehn Jahre alt) und zehn Waldstandorten der gem{\"a}ßigten Zone analysiert, um protozoische Silicium-Pools, korrespondierende Biosilifikationsraten, sowie abiotische (z.B. Boden-pH) und biotische (Biomassen anezischer, endo- und epig{\"a}ischer Regenw{\"u}rmer) Einfl{\"u}sse zu ermitteln. Die Beprobung der initialen, zehnj{\"a}hrigen Chronosequenz erlaubte die Fokussierung der Untersuchung auf die temporale Dynamik protozoischer Silicium-Pools in Abh{\"a}ngigkeit von der Vegetation. Hierbei wurde an den drei und f{\"u}nf Jahre alten Initialfl{\"a}chen zwischen von Vegetation bewachsenen und unbewachsenen Beprobungspunkten unterschieden. Bez{\"u}glich der Waldfl{\"a}chen erfolgte die Standortauswahl entlang starker Gradienten innerhalb bodenbildender Faktoren und ausgesuchter Bodeneigenschaften, wobei die Standorte verschiedene Humusformen (Mull vs. Nicht-Mull) repr{\"a}sentieren. An allen Standorten wurden die oberen 5 cm Boden beprobt, wobei jeweils zwischen oberen (bis etwa 2,5 cm Tiefe) und unteren (bis 5 cm Tiefe) Bodenkompartimenten unterschieden wurde. Die Gr{\"o}ße der protozoischen Silicium-Pools der Initialfl{\"a}chen bewegte sich zwischen 3 g (dreij{\"a}hrige Fl{\"a}che, unbewachsen) und 680 g (zehnj{\"a}hrige Fl{\"a}che) Silicium pro Hektar, wobei die Pools an den bewachsenen Beprobungspunkten etwa drei- bis viermal gr{\"o}ßer waren, als an den unbewachsenen. Auch die j{\"a}hrlichen minimalen (23 g bis 2.300 g Silicium ha-1) und maximalen (160 g bis 16.000 g Silicium ha-1) Biosilifikationsraten waren jeweils an den bewachsenen Beprobungspunkten h{\"o}her, als an den unbewachsenen. Die protozoischen Silicium-Pools in den B{\"o}den der Waldstandorte erreichten Gr{\"o}ßen von 200 g bis 900 g Silicium ha-1 (Mull-Standorte) bzw. 1.400 g bis 4.700 g Silicium ha-1 (Nicht-Mull-Standorte), wobei die korrespondierenden Biosilifikationsraten Maxima von 17 kg (Mull-Standorte) bzw. 80 kg (Nicht-Mull-Standorte) Silicium ha-1 aufwiesen. Die Initialfl{\"a}chen zeigten beim Gr{\"o}ßenvergleich der protozoischen Silicium-Pools in den jeweils {\"u}bereinanderliegenden Bodenkompartimenten keine signifikanten Unterschiede. Bei den Waldstandorten dagegen ließen sich bei einem von sechs Mull-Standorten, sowie bei drei von vier Nicht-Mull-Standorten statistisch signifikante Unterschiede in der Pool-Gr{\"o}ße in den jeweils {\"u}bereinanderliegenden Kompartimenten finden. Basierend auf der Gr{\"o}ßenordnung der Silicium-Pools und der Biosilifikationsleistung wurde gefolgert, dass es sich bei den protozoischen Pools um {\"a}ußerst reaktive biogene Silicum-Pools handelt, die - im Vergleich zu den phytogenen Pools - nach ihrer Synthese lediglich f{\"u}r einen relativ kurzen Zeitraum als Bestandteil des biogenen Silicium-Filters auf den Silicium-Kreislauf einwirken. Auch wenn die Anteile der protozoischen Silicium-Pools am gesamten biogenen Silicium-Pool mit Werten zwischen 0,04 per mille und 6 per mille (Initialfl{\"a}chen), 0,5 per mille und 3,4 per mille (Mull-Standorte) bzw. 2,1 per mille und 36 per mille (Nicht-Mull-Standorte) relativ gering ausfielen, so sind die j{\"a}hrlichen Biosilifikationsraten lebender Thekam{\"o}ben mit der j{\"a}hrlichen Silicium-Aufnahme durch B{\"a}ume dennoch vergleichbar ({\"a}lteste Initialfl{\"a}che, Mull-Standorte) oder k{\"o}nnen diese sogar {\"u}bertreffen (Nicht-Mull-Standorte). Die protozoischen Silicium-Pools der Initialfl{\"a}chen standen im Zusammenhang mit temporalen {\"A}nderungen untersuchter physikalisch-chemischer Bodeneigenschaften durch Verwitterungsprozesse und das Vorhandensein von Vegetation. Auch wenn der relative Anteil biogenen Siliciums an der amorphen (Tiron-extrahierbaren) Silicium-Fraktion generell mit dem Fl{\"a}chenalter zunahm und zwischen 11 \% (j{\"u}ngste Fl{\"a}che) und 22 \% ({\"a}lteste Fl{\"a}che) schwankte, ist davon auszugehen, dass die Verwitterungs- und Aufl{\"o}sungsraten der amorphen Silicium-Fraktion den Eintrag rezenten Siliciums {\"u}berstiegen (erkennbar an der Verminderung der amorphen Silicium-Fraktion mit zunehmendem Fl{\"a}chenalter), so dass hier (noch) keine signifikante Akkumulation biogenen Siliciums feststellbar war. An den Waldstandorten korrelierten die protozoischen Silicium-Pools mit der leicht verf{\"u}gbaren (Calciumchlorid-extrahierbaren) Silicium-Fraktion (rs = -0,782), dem Boden-pH (rs = -0,879) und der Biomasse endog{\"a}ischer Regenw{\"u}rmer (rs = -0,925). In Waldb{\"o}den mit hohen Gehalten leicht verf{\"u}gbaren Siliciums wurden kleinere protozoische Silicium-Pools vorgefunden, als in B{\"o}den mit niedrigeren Gehalten und umgekehrt, weshalb eine Limitierung protozoischer Pools durch das Vorhandensein dieser Silicium-Fraktion an den untersuchten Standorten ausgeschlossen wurde. Dagegen scheint der Boden-pH die Gr{\"o}ße der protozoischen Silicium-Pools indirekt {\"u}ber die Steuerung des Vorkommens von Regenw{\"u}rmern (unter einem pH-Schwellwert von 3,8 sind keine endog{\"a}ischen oder anezischen Regenw{\"u}rmer aufgefunden worden) zu beeinflussen. In diesem Zusammenhang wurden direkte (Regenw{\"u}rmer als Fressfeinde und Konkurrenten) und indirekte (z.B. Ver{\"a}nderungen der Habitat-Strukturen durch Regenwurmaktivit{\"a}ten) Mechanismen der Einflussnahme durch Regenw{\"u}rmer diskutiert. Der Einfluss der Regenwurmaktivit{\"a}ten spiegelte sich auch im Anteil biogenen Siliciums an der amorphen Silicium-Fraktion wider, wobei dieser bis zu 50 \% (Mull-Standorte) bzw. 100 \% (Nicht-Mull-Standorte) in den oberen 5 cm des Bodens betrug. W{\"a}hrend es an den Nicht-Mull-Standorten zu einer Akkumulation biogenen Siliciums in den oberen Bodenschichten kam, wurde diese an den Mull-Standorten durch das Vermischen der Bodenschichten durch Regenw{\"u}rmer abgeschw{\"a}cht. Da der Boden-pH ein Resultat von Verwitterungsprozessen und der Bodenversauerung w{\"a}hrend der Pedogenese darstellt, werden die protozoischen Silicium-Pools letztlich indirekt durch bodenbildende Faktoren (Klima, Flora und Fauna, Relief, Ausgangsgestein und Zeit) beeinflusst. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit verdeutlichen, dass die protozoischen Silicium-Pools der Initialfl{\"a}chen innerhalb von lediglich zehn Jahren eine Gr{\"o}ße erreichen konnten, die mit derjenigen der bewaldeten Standorte vergleichbar ist. Weiter ließ sich festhalten, dass insbesondere biotische Wechselwirkungen f{\"u}r die Akkumulation biogenen Siliciums in B{\"o}den eine wichtige Rolle spielen. Zuk{\"u}nftige Untersuchungen sollten die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit aufgreifen, um die Bedeutung dieser Wechselwirkungen f{\"u}r die biogenen Silicium-Pools in B{\"o}den und damit den (globalen) Silicium-Kreislauf zu beleuchten.}, subject = {Biogenes Siliciumdioxid; Thekam{\"o}ben; Regenw{\"u}rmer; Protozoischer Silicium-Pool; Biosilifikation; Biogenic silica; Testate amoebae; Earthworms; Protozoic silicon pools; Biosilicification; Lausitz; Bergbaunachfolgelandschaft; Sliziumdioxid; Regenw{\"u}rmer ; {\"O}kosystem; Schalam{\"o}ben}, language = {de} }