Zur Nahrungsbiologie von Hornmilben im Hochgebirge

Hornmilben (Arachnida: Acari: Oribatida) leben hauptsächlich in der Bodenstreu und können in verschiedensten Lebensräumen die Mesofauna-Gemeinschaft dominieren. Sie spielen eine bedeutende Rolle in Ökosystemen und sind maßgeblich an Zersetzungsprozessen, Nährstoffkreisläufen und der Verbreitung von Pilzsporen beteiligt. Die Artzusammensetzung in Oribatiden-Gemeinschaften ist habitattypisch, wobei die Mechanismen für Verteilungsmuster von Hornmilbenarten zumeist unbekannt sind. Es wird angenommen, dass vor allem Faktoren wie Ressourcenverfügbarkeit, Reproduktionsmodus und Mobilität, und in zweiter Linie abiotische Faktoren für die räumliche Verteilung ausschlaggebend sind. Nach derzeitigem Kenntnisstand ernähren sich Hornmilben hauptsächlich von Detritus und/oder Pilzen, wobei durchaus Spezialisierungen auf carnivore oder lichenivore Ernährung vorkommen. Die Vermehrungsstrategie von Oribatiden ist artspezifisch sexuell oder parthenogenetisch. Gründe für die Vorherrschaft der sexuellen Reproduktion sind immer noch ungeklärt, möglicherweise liegen evolutive Zwänge, z.B. Interaktionen mit Nahrungsressourcen oder Limitation von Nahrung vor. Das vorliegende Projekt untersucht die Ernährungsbiologie von Hornmilbenarten entlang eines Höhengradienten in den österreichischen Zentralalpen. Das Ziel dieses Projektes ist es, Mechanismen zu verstehen die zu den räumlichen Verteilungsmustern von Hornmilben führen. Es wird vermutet, dass habitatspezifische Artzusammensetzungen in Hornmilben- Gesellschaften primär durch biotische Interaktionen, vor allem die Verfügbarkeit von Nahrungsressourcen, bedingt werden. Weiters wird angenommen, dass der Anteil an sexuell reproduzierenden Hornmilbenarten mit der Höhenstufe zunimmt, weil in höheren Lagen Nahrungsressourcen limitiert, schlecht verdaulich oder schwer zugänglich sind und sexuell reproduzierende Hornmilbenarten Ressourcen effizienter erschließen können als solche mit parthenogenetischer Fortpflanzung. In deskriptiven Untersuchungen wird die Nahrungsbiologie von Hornmilben (Methode der stabilen Isotope; 13C, 15N) analysiert. In einem Nahrungswahl-Experiment wird die Breite des Nahrungsspektrums von Hornmilbenarten sowie trophische Shifts analysiert. Die Kombination aus klassischen und modernen Methoden ermöglicht erstmals einen genaueren Einblick in die Nahrungsbiologie der Hornmilben. Die gewonnenen Informationen über die Ernährung, trophische Nischendifferenzierung und den Reproduktionsmodus werden generell den Kenntnisstand in den Bereichen Bodenzoologie und -ökologie erweitern sowie zum Verständnis von Mechanismen, die zu räumlichen Verteilungsmustern von Hornmilben führen, beitragen.

Hornmilben (Oribatiden) sind winzig kleine Tiere (Größe zwischen 0,2 und 1 mm) im Boden. Diese Tiere spielen eine bedeutende Rolle beim Abbau toter pflanzlicher Substanz, bei der Bodenbildung und der Verbreitung von Pilzen sowie im Nährstoffkreislauf. Vor allem in Lebensräumen ohne oder zahlenmäßig nur geringem Vorkommen von größeren Zersetzerorganismen (z.B. Regenwürmer, Tausendfüßler) sind sie von größter Bedeutung. Obwohl bekannt ist, dass Hornmilbengemeinschaften teilweise sehr empfindlich auf Veränderungen im Ökosystem, wie z.B. mechanische Störungen oder Temperaturveränderungen reagieren, sind Studien zu Verbreitungsmechanismen, Vermehrungsstrategien, Nahrungsbiologie und Diversität von Hornmilben im Hochgebirge kaum vorhanden. Möglicherweise eignet sich gerade diese sensible Tiergruppe besonders gut für Langzeituntersuchungen, um mit Hilfe von Veränderungen in der Gemeinschaftsstruktur Bodensukzession, Temperaturveränderungen oder andere Schwankungen im Ökosystem erkennen zu können.Im nun abgeschlossenen Projekt wurden folgende Punkte erforscht: (1) die räumliche Verteilung von Hornmilbenarten entlang eines Höhengradienten im alpinen Raum, (2) der Vermehrungsmodus der angetroffenen Hornmilbenarten und (3) deren Nahrungsbiologie. Zusätzlich wurden die aktuellen Daten zur Verteilung der Hornmilbenarten mit Daten aus den 1970er Jahren verglichen, die im gleichen Gebiet erhoben wurden.Wir konnten zeigen, dass jede Höhenstufe eine charakteristische Artzusammensetzung aufweist, nur vier der insgesamt 86 im Gebiet angetroffenen Arten wurden in allen vier Höhenstufen gefunden. Sowohl die Artenzahl, als auch die Abundanz der Hornmilben nimmt mit zunehmender Meereshöhe ab, auch die Vermehrungsstrategie korreliert mit der Höhe: auf 2900m reproduzieren mehr als 90% der Oribatiden sexuell, hingegen vermehren sich über 70% dieser Tiere auf 2050m über Jungfernzeugung (Parthenogenese). Diese Ergebnisse stehen in Kontrast mit der Hypothese, dass Parthenogeneten häufiger in hohen Höhenlagen und außerdem in geringer Abundanz vorkommen. Allerdings folgen unsere Ergebnisse der structured resource theory of sexual reproduction die besagt, dass sexuelle Reproduktion in Lebensräumen mit geringer Qualität oder Verfügbarkeit der Nahrungsressource favorisiert wird.Ein außergewöhnliches Ergebnis ist, dass einige Hornmilbenarten offenbar von tieferen Lagen 2050m (unterhalb der Baumgrenze), weit über die Baumgrenze auf 2900m, migriert sind und dort stabile Populationen ausgebildet haben. Außerdem kann eine außergewöhnliche Veränderung in der Gemeinschaftsstruktur in den letzten dreißig Jahren beobachtet werden. Obwohl noch weitere Untersuchungen nötig sind kann man davon ausgehen, dass diese Veränderungen der Hornmilbengemeinschaft im Hochgebirge mit Veränderungen der Umweltbedingungen zusammenhängen.