Was geschieht unter der Oberfläche?

Böden und ihre Wahrnehmung

Der Boden zeigt sich uns meist nur als Oberfläche: Was darunter liegt, bleibt uns verborgen. Doch Böden sind komplexe Ökosysteme mit eng verwobenen Interaktionen. Natürliche Böden reagieren auf jegliche Störungen sehr sensibel. Sei dies eine intensive land- oder forstwirtschaftliche Nutzung oder das Befahren mit schweren Maschinen. Gesunden Böden kommt eine Schlüsselfunktion zu, weil sie unverzichtbare Leistungen erbringen: Bodenökosysteme filtern und regulieren Wasser, bieten Lebensraum für unzählige Bodenorganismen und sind zudem in der Lage, toxische Stoffe abzubauen. Nachhaltig bewirtschaftete Böden haben eine höhere Widerstandskraft, können sich besser an neue klimatische Bedingungen anpassen und helfen Treibhausgase zu reduzieren.

Demgegenüber hat der Verlust von gesunden Böden in den letzten Jahrzehnten dramatisch zugenommen. Nicht nur in den Tropen, wo ganze Landstriche durch Entwaldung und Erosion verschwinden, sondern auch vor unserer Haustüre. Die Böden, auf denen unsere Lebensmittel wachsen, verlieren durch den Einsatz von Mineraldüngern und chemischen Pflanzenschutzmitteln und durch die Bodenverdichtung ihre Fruchtbarkeit.

Diesem Prozess scheint ein grundlegendes Wahrnehmungsproblem zugrunde zu liegen: Die Funktionen und den Gesundheitszustand des Bodens können wir nicht sehen. Der Boden ist eine Art Black Box, die von Spezialisten geöffnet und interpretiert werden muss. Deren Erkenntnisse müssen dann in einem zweiten Schritt den „Nichtexperten“ vermittelt werden. Zudem nehmen wir den Boden zu unseren Füssen nicht bewusst war – er ist einfach da und wird oft als lebloses Material gesehen und auch so behandelt. Eines der wichtigsten Ziele unseres Projekts Sounding Soil ist es, die Prozesse und das Leben im Boden sinnlich erfahrbar zu machen und damit das öffentliche Bewusstsein für gesunde Böden zu stärken.

In jüngeren Forschungsgebieten wie der Ökoakustik, der akustischen Landschaftsökologie und der Akustischen Ökologie werden Tonaufnahmen verwendet, um Beziehungen und Zusammenhänge in der Umwelt zu untersuchen. Praktisch jeder Organismus produziert Schallwellen, zum Beispiel durch seine Bewegungen oder durch Kommunikation. Wir können also hören, was ein Organismus tut. Diese Geräusche können benützt werden, um ökologische Beziehungen und Prozesse zu untersuchen. Wir können zwar nicht in den Boden hineinsehen, aber wir können hineinhören.

Was hört man im Boden?

In einem gesunden Boden lebt eine vielfältige Fauna und Flora. Sie garantiert die grundlegenden Bodenfunktionen wie die Zersetzung des Streumaterials und Nährstoffkreisläufe. Je vielfältiger die Lebewesen im Boden sind, umso höher ist die Redundanz des Ökosystems, d. h. beim Ausfall einzelner Arten können andere deren Funktionen im Boden übernehmen. Die Bodentiere sind unterschiedlich gross – von Bakterien und Nematoden (Fadenwürmer), der so genannten Mikrofauna, bis hin zur Makro- und Megafauna wie Käfern, Regenwürmern oder Maulwürfen spannt sich ein komplexes Netzwerk von Interaktionen und Ernährungsabhängigkeiten. Mit unserer akustischen Ausrüstung hören wir vorwiegend die Bodentiere der Meso- und Makrofauna, also alle Tiere, die grösser als einen halben Millimeter sind. Der Meso- und Makrofauna kommen wichtige Funktionen im Boden zu – diese Tiergruppe zerkleinert Pflanzenreste, macht Jagd auf andere Bodentiere und lockert durch Graben das Erdreich; eine grosse Vielfalt in der Meso- und Makrofauna zeigt ein gesundes Bodenökosystem an.

In den Aufnahmen in dieser Soundmap sind Bodentiere wie Springschwänze, Milben, Hunderfüsser, Käfer, Asseln, Fliegenlarven, Regenwürmer, Spinnen, Heuschrecken und Zikaden zu hören. Wir haben an allen Aufnahmeorten des Forschungsprojekts (grosse Punkte) jeweils eine Bodenprobe entnommen und die Tierarten bestimmt und gezählt. Die meisten Bodentiere machen Geräusche, wenn sie sich durch den Boden bewegen oder fressen. Einige nutzen den Boden aber auch, um miteinander zu kommunizieren. Ein Teil der Tiere lebt in der Streuschicht - das ist das sich zersetzende Pflanzenmaterial auf der Bodenoberfläche. Zudem sind auch Tiere zu hören, die auf dem Boden leben und diesen als Kommunikationsmedium benutzen, indem sie Vibrationen erzeugen, die Artgenossen über die Beine oder den Körper wahrnehmen können.

Entsprechend ihrer Körpergrösse, ihrem Körperbau und ihrer Verhaltensweise produzieren die Bodentiere unterschiedliche Geräusche: Je verschiedener die Tiergeräusche in einer Aufnahme sind, umso vielfältiger ist die Bodenfauna. Das lässt sich auch akustisch messen und statistisch auswerten. Im Forschungsprojekt Sounding Soil versuchen wir anhand so genannter Akustischer Indices die Artenvielfalt im Boden akustisch zu messen. Dabei haben wir an den verschiedenen Standorten dieser Soundmap bereits sehr deutliche Unterschiede feststellen können. Konventionell bewirtschaftetes Ackerland zum Beispiel ist stiller und weist weniger verschiedene Geräusche auf als eine biologisch bewirtschaftete Wiese. Auch im Waldboden ist es etwas stiller, weil dieser in der Regel kühler ist und die Bodentiere weniger aktiv sind als in einer sonnenbeschienenen Wiese.


Mobiles Aufnahmeequipment


Oft sind nicht nur Geräusche der Bodenfauna zu hören, sondern auch physikalische Quellen wie Regen, der auf den Boden aufschlägt und versickert oder Wind, der die Vegetation auf der Oberfläche bewegt und als Gerumpel im Boden hörbar ist. Zudem hört man im Boden auch anderen Umweltlärm. So beeinträchtigen die Vibrationen von Baustellen und die Nähe von Strassen akustische Aufnahmen und Messungen im Boden – ganz besonders auch Fluglärm, dessen tiefes Donnern die Geräusche der Bodenlebewesen übertönen kann. Die Auswirkungen akustischer Umweltverschmutzung auf die Ausbreitung, Aktivität und Zusammensetzung der Bodenfauna sind gänzlich unerforscht; es muss jedoch angenommen werden, dass vom Menschen produzierter Umweltlärm nicht nur die oberirdische oder maritime Fauna beeinträchtigt, sondern auch die Tiergemeinschaften im Boden.



Das Forschungsprojekt Sounding Soil

Sounding Soil ist ein inter- und transdisziplinäres Forschungs- und Kunstprojekt, in dem die Akustik von Bodenökosystemen untersucht wird. In Sounding Soil werden Aufnahme- und Messmethoden entwickelt, um die akustische Aktivität und die Zusammensetzung von Lebewesen im Boden zu untersuchen. Aufnahmen von Böden sind Teil einer Kunstinstallation und eines Citizen Science-Projekts; dadurch wollen wir den Lebensraum Boden unmittelbar erfahrbar machen.

Sounding Soil ist ein Kooperationsprojekt der Zürcher Hochschule der Künste ZHdK (Institute for Computer Music and Sound Technology), der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL, der Nationalen Bodenbeobachtung NABO an der Agroscope, dem Institut für Terrestrische Ökosysteme und dem Transdisziplinären Labor der Umweltsystemwissenschaften an der ETH Zürich und der Stiftung Biovision.


Projektteam:

Stefan Diener (Biovision – Sensibilisierung, Kontakt Afrika)
David Fritz (Biovision – Öffentlichkeitsarbeit)
Martin Gossner (WSL – Waldentomologie)
Martin Grossenbacher (Biovision – Öffentlichkeitsarbeit)
Xianda Guo (Masterstudentin ETHZ, Analyse Ökologie- und Audiodaten)
Sabine Lerch (Biovision – Projektkoordination)
Peter Lüthi (Biovision – Öffentlichkeitsarbeit, Sensibilisierung)
Marcus Maeder (ICST – Projektleitung, Ökoakustik, künstlerische Forschung)
Michael Müller (NABO/Agroscope – Modelling & Monitoring)
Martin Neukom (ICST – Implementation akustische Indices)
Alexandra Pellanda (Biovision – Öffentlichkeitsarbeit)
Marcus Schaub (WSL – Leiter Forschungssite Pfynwald)
Doris Schneider Mathys (WSL – Entomologisches Labor)
Sébastien Schiesser (ICST – Entwicklung Aufnahmegeräte)
Annalena Tinner (Masterstudentin ETHZ - Citizen Science Projekt)
Marco Walser (WSL – Feldmessungen, LWF Messstationen)
Simone Zuber (Biovision – Fundraising)


Wissenschaftliche Supervision:

Armin Keller (NABO/Agroscope)
Michael Stauffacher (ETH – USYS TdLab)
Marcus Schaub (WSL – Walddynamik)
Rainer Schulin (ETH – Institut für Terrestrische Ökosysteme)

www.soundingsoil.ch

Kontakt: marcus.maeder@zhdk.ch