Knistern, Klicken und Knallen: Wir können jetzt den „Herzschlag“ des Bodens überwachen

Ein gesunder Boden ist voller Leben. Bis zu 59 % aller Arten auf der Erde leben im Boden. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der Gesundheit des Bodens und damit auch der Gesundheit unseres Planeten.

Doch diese lebenswichtige Ressource ist bedroht. Derzeit sind 75 % der Böden unseres Planeten degradiert. Diese Zahl könnte aufgrund von Abholzung, Überweidung, Urbanisierung und anderen zerstörerischen Praktiken bis 2050 auf 90 % ansteigen.

Diese Verschlechterung birgt erhebliche Risiken, nicht nur für die Artenvielfalt, sondern auch für die Ökosystemleistungen, auf die der Mensch angewiesen ist, wie etwa die Nahrungsmittelproduktion. Doch herkömmliche Methoden zur Erkennung und Messung des Bodenlebens sind oft teuer, zeitaufwändig und aufwendig. Hier kommt die „Ökoakustik“ ins Spiel, ein innovativer, zerstörungsfreier Ansatz, der die Überwachung der Bodengesundheit verändern könnte.

Unser Forschungsteam hat eine einfache Methode entwickelt, um mithilfe von Schall das Leben im Boden zu überwachen, was dazu beitragen könnte, die Bodengesundheit auf der ganzen Welt zu verbessern. Wir haben herausgefunden, dass gesunde Böden, die reich an verschiedenen Tieren sind, unterschiedliche akustische Profile oder „Klanglandschaften“ aufweisen. Unter der Erde ist eine Mischung aus lebendigen und komplexen Klängen wie zartem Knistern, Klicken und Knallen zu hören.

Was ist Ökoakustik?

Ökoakustik ist die Untersuchung von Geräuschen, die von Tier- und Pflanzengemeinschaften und ihrer Umgebung erzeugt werden. Diese relativ neue Wissenschaft, die durch Technologie ermöglicht wird, wird häufig zur Überwachung terrestrischer und aquatischer Ökosysteme eingesetzt.

Mittlerweile ist es möglich, einen Audiorecorder in der Größe einer Kreditkarte an einen Baum zu hängen, um die Geräusche der Tiere aufzuzeichnen. Einige Tage oder Wochen später kann das Gerät zurückgeholt und die Aufzeichnungen analysiert werden.

Bisher konnten Wissenschaftler akustische Signale von Tieren wie Fledermäusen, Vögeln, Fröschen und Insekten erfassen. Diese Geräusche liefern wertvolle Informationen über die Artenvielfalt und die Dynamik von Ökosystemen.

Die gleichen Prinzipien und Werkzeuge werden jetzt auf den Boden angewendet. Forscher beginnen, Bodengeräusche mithilfe spezieller Rekorder und Mikrofone zu untersuchen, die an Sonden im Boden angebracht sind. Diese Geräte zeichnen die akustischen Schwingungen auf, die von im Boden lebenden Organismen erzeugt werden, wenn sie sich durch die unterirdische Welt bewegen.

Wir hören Knistern, Klicken und Knallen. Gesunde Böden weisen tendenziell eine größere Vielfalt dieser Geräusche auf als geschädigte Böden, die aufgrund der geringeren Tieraktivität im Allgemeinen leiser sind. Wir können uns schlechten Boden als eine leblose Party vorstellen. Aber blühender Boden? Hier herrscht gute Stimmung und Gesprächsstoff.

Die aufgezeichneten Geräusche werden analysiert, um Informationen über die Häufigkeit, Vielfalt und das potenzielle Verhalten von Bodentiergemeinschaften zu erhalten. Und wenn wir „Gemeinschaften“ sagen, meinen wir Regenwürmer, Käfer, Spinnen, Ameisen und andere Tiere, die jeweils eine wichtige ökologische Rolle spielen.

Geräusche von gesundem Boden. Jake Robinson3,57 MB (Download)

Erste Tests und erste Perspektiven

Alle lebenden Organismen erzeugen Geräusche. Diese Geräusche können absichtlich erzeugt werden, wie z. B. der Gesang von Vögeln, um Partner anzulocken, oder Fledermäuse, die sich mithilfe der Echoortung bewegen, um geschickt ihre Beute zu jagen. Sie können auch zufällig auftreten, wie Regenwürmer, die sich durch den Boden bewegen.

Diese zufälligen Geräusche können viel über die Gesundheit des Bodenökosystems verraten.

Unsere ersten Experimente bestanden darin, Mikrofone in mit Erde gefüllten Eimern zu platzieren, um die Geräusche des Bodenlebens einzufangen. Anschließend haben wir diese Aufnahmen verarbeitet, um Klangmuster abzuleiten.

Wir wollen Schalllandschaften quantifizieren, indem wir Frequenz, Intensität und Muster im Zeitverlauf messen, was uns die Beurteilung der Bodengesundheit ermöglicht. In gesunden Böden sind Tiere aktiv und erzeugen eine Vielzahl von Geräuschen.

Unsere neue Forschung zu australischen Wäldern, die heute im Journal of Applied Ecology veröffentlicht wurde, zeigt, dass die Bodenökoakustik die Häufigkeit und Aktivität von Bodentieren effektiv widerspiegelt und vorhersagt, ob der Boden beschädigt oder wiederhergestellt ist.

Wir bemerkten eine größere Vielfalt an Knarren, Knallen und Knallen in den restaurierten Böden. Wir stellten eine Verbindung zu sich bewegenden Wirbellosen her. Wenn der Boden ruhig erscheint, ist das ein Zeichen dafür, dass er nicht gesund ist.

Wir entwickeln außerdem ein innovatives Geräuscherkennungsgerät zur Identifizierung von Wirbellosen, die sich an der Oberfläche bewegen. Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass verschiedene Tierarten (Würmer, Schnecken, Ameisen, Tausendfüßler usw.) je nach Aktivität, Form, Gliedmaßen und Größe unterschiedliche Klangprofile aufweisen.

Es macht Sinn: Ein Tausendfüßler, der mit seinen vielen kleinen Beinen sanft auf den Boden klopft, macht ein anderes Geräusch als eine Schnecke, die langsam und schleimig gleitet.

Praktische Anwendungen

Die Bodenökoakustik bietet viele praktische Anwendungen. Es kann verwendet werden, um die Wirksamkeit von Bodensanierungsbemühungen zu überwachen und Landverwaltern und Landwirten dabei zu helfen, die Gesundheit ihrer Böden zu beurteilen, ohne sie zu sehr zu beeinträchtigen. So könnten beispielsweise Gebiete identifiziert werden, in denen es an Regenwurmpopulationen mangelt, was für die Bodenbelüftung und den Nährstoffkreislauf unerlässlich ist.

Diese Methode ist aus ökologischer Sicht vergleichbar damit, dass ein Arzt mit einem Stethoskop den Herzschlag eines Patienten abhört, um dessen Gesundheitszustand zu beurteilen. Indem wir dem „Herzschlag“ des Bodens (der Geräuschkulisse) lauschen, können wir Informationen über seinen Zustand und den Erfolg von Sanierungsmaßnahmen gewinnen.

Die Zukunft der Bodengesundheitsüberwachung

Auch wenn die Bodenökoakustik noch in den Kinderschuhen steckt, verspricht sie viel, unser Verständnis und die Überwachung der Bodenbiodiversität zu verbessern. In einem kürzlich erschienenen Artikel zu Fragen des globalen Schutzes der biologischen Vielfalt wurde die Bodenökoakustik als eine aufstrebende Priorität identifiziert und ihr Potenzial hervorgehoben, die Bewertung der Bodengesundheit zu verändern.

Während wir diese Techniken weiterentwickeln und perfektionieren, hoffen wir, den Prozess zu demokratisieren und es Menschen auf der ganzen Welt zu ermöglichen, ihre eigenen „Stethoskope“ zu verwenden, um die Gesundheit des wertvollen Ökosystems unter ihren Füßen zu verbessern.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.