Die biospeläologischen Aufsammlung in der Vetterhöhle (2010-13) (aus dem Karstreport 2014)
Petra Boldt, Markus Boldt, Reinhard Koch
Einleitung
Im Jahr 2006 haben wir mit einer umfangreichen Untersuchung der Fauna in der Vetterhöhle begonnen.
Dazu wurden erst einmal verschiedene Bereiche der Vetterhöhle untersucht, um dann eine mehrjährige Untersuchungsreihe zu starten. Erste Zwischenergebnisse wurden 2010 und 2012 veröffentlicht [Koch (2010)1,2],[Boldt (2012)3]
Von 2006 – 2008 wurde ein Screening in den ganz südlichen Teilen der Höhle gemacht: Walhalla, Biwakhalle, Falkensteiner Gang und eine Falle im Wolkenschlossgang.
Von 2008 – 2010 untersuchten wir dann den südöstlichen Teil der Höhle: Vorderer Landweg, Vorderer-, Mittlerer- und Hinterer Drachenfelsgang.
Ab 2010 untersuchten wir den komplette Nordgang bis zum Kartenhaus. Nachdem sich dieser Höhlenteil, was unterschiedliche Spezies und Individuenzahlen betrifft, als besonders ergiebig erwies, entschlossen wir uns von 2011 an, 3 Jahre diesen Bereich der Höhle zu beproben. Ziel dieser dreijährigen Untersuchung war vor allem festzustellen, ob die einzelnen Tierarten zu verschiedenen Jahreszeiten häufiger oder weniger häufig auftreten, und ob sich Zyklen in der Populationsentwicklung erkennen lassen. Die bisherigen Ergebnisse aus der Vetterhöhle wiesen tatsächlich auf starke jahreszeitliche Schwankungen in den Populationen mancher Spezies hin. [1]
Gleichzeitig wurde von 2012 – 2014 die Bärentalhöhle auch mit ins Programm genommen, um möglicherweise Parallelen in verschiedenen Höhlen beobachten zu können. Die Untersuchungen in der Bärentalhöhle sind noch nicht abgeschlossen und werden Gegenstand einer weiteren Veröffentlichung sein.
Material und Methoden
Es wurden im Rahmen einer monatlich durchgeführten Begehung 8 Fallen mit Ethylenglykol an bestimmten Stellen des Nordgangs aufgestellt bzw. entleert (Abb.1). Dazu sollte dann immer auch im Bereich der Fallen ein Handfang stattfinden.
Sehr zeitraubend war dann das Bestimmen der Tiere unter dem Binokolar.
Diese monatlichen Aufsammlungen wurden sowohl in einem Laborjournal, als auch in einer Datenbank festgehalten.
Für die biologischen Aufsammlungen in der Vetterhöhle haben wir inklusive der Genehmigung für die Winterbefahrungen eine Ausnahmegenehmigung vom Regierungspräsidium Tübingen.

Ergebnisse:
Monatliche Fangergebnisse im Nordgang nach Spezies
Die folgenden Abbildungen 2 bis 10 zeigen die monatlichen Fänge an Individuen der einzelnen Spezies. Ausgefallene Touren sind durch kurze blaue Balken markiert.
Abb.4 zeigt die Anzahl der gefundenen Milben (verschiedene Arten): Während von Februar 2011 bis März 2012 keine einzige Milbe gefangen wurde traten in den Folgemonaten bei jeder Tour Funde auf. Das Maximum lag mit 5 Tieren im Januar 2013. Am Ende des Untersuchungszeitraums wurden keine weiteren Milben gefunden.

Sehr sporadisch trat zunächst mit 0 – 3 Individuen pro Monat der Kurzflügler Quedius mesomelinus (Abb.3) in Erscheinung. Ab April 2012 war er vor allem in den Fallen 5 und 6 zunehmend häufiger zu finden (Maximum: November 2012 mit 26 Individuen).
Bei früheren Funden wurde diese Art als Ancryophorus aureus identifiziert.

Weitaus seltener gingen Buckelfliegen (Abb.6) in die Fallen: Die Anzahl der Individuen variierte auch bei aufeinander folgenden Touren stark: Während im März 2012 kein einziges Tier gefangen wurde, wurde im nächsten Monat mit 8 Exemplaren das höchste Ergebnis erzielt.

Abb. 7 zeigt die Fangzahlen der Doppelschwänze (Diplura)
Dipluren waren im Bereich vor der Umgehung (Falle 5) regelmäßig zu finden, wenn auch in stets geringer Anzahl (maximal vier Tiere pro Monat). Es handelt sich vermutlich um die Art Plusiocampa dobatii.

Trauermücken wurden in geringer Anzahl von bis zu 10 Tieren immer wieder angetroffen Abb.8). Allerdings lagen die Individuenzahlen von November 2011 bis Mai 2012 deutlich darüber. Der Rekord lag im April 2012 bei über 140 Tieren. Zum Jahreswechsel 2012/13 lagen drei Monate ohne einen einzigen Fund.

Sehr unterschiedliche Fangzahlen wurden auch bei den Blindspringern gemacht (Abb.9). Zu Beginn des Untersuchungszeitraumes gingen fast 100 Tiere in die Fallen. In der zweiten Jahreshälfte 2011 und das gesamte Jahr 2012 hindurch schwankte die Anzahl zwischen 0 und 35 Individuen. Erst am Ende des Untersuchungszeitraums stieg die Anzahl der Blindspringer bis auf 80 Funde an.

Ähnlich wie bei Onychiurus (Abb. 9) trat auch bei der Springschwanz-Gattung Pseudosinella zu Beginn und zu Ende des Untersuchungszeitraumes größere Anzahlen an Individuen auf (Abb.10) Dagegen wurden von Juni 2011 bis Oktober 2012 auffallend wenig Tiere gefangen.In früheren Untersuchungen in der Vetterhöhle wurde die Art als Pseudosinella sollaudi bestimmt. Bei der vorliegenden Untersuchung wurden die Spezies nicht erneut durch einen Collembolen-Experten verifiziert, so dass es sich hier auch um eine ähnliche Art handeln könnte.

Ganz anders als bei den restlichen Collembolen fallen die Fangzahlen bei der Familie der Kugelspringer aus (Abb.11): Hier wurden die meisten Tiere in der Mitte des Untersuchungszeitraumes gemacht. Allerdings variierten auch hier die monatlichen Fangzahlen erheblich.

Relativ selten wurden Wintermücken (Abb. 12) angetroffen, dann allerdings meist einige Individuen in derselben Falle. Die meisten Fänge wurden in den Wintermonaten gemacht. Das Maximum waren 36 Tiere im November 2012.

Diskussion
Kritische Nachbetrachtung der Methodik
Eine Beprobung ein und desselben Höhlenabschnitts über einen Zeitraum von drei Jahren stellte auch für uns - trotz einiger Jahre Vorerfahrung im Bereich der Höhlenbiologie - Neuland dar. Es waren weniger die uns bereits vertrauten Methoden, die uns vor große Herausforderungen stellten, sondern eher der große personelle und zeitliche Aufwand. So konnten wir unser Ziel, regelmäßig einmal pro Monat die Fallen zu entleeren, leider nicht immer erreichen, weil wir neben zahlreichen anderen Projekten des HvB oft keine für eine mehrstündige Höhlenbefahrung nötige Dreier-Mannschaft mit einer ins Sachgebiet eingearbeiteten Person zusammen bekamen. Hier musste nebenbei einiges an Ausbildungsarbeit geleistet werden. Manchmal verhinderten auch andere Umstände (z.B. die sich nicht mehr öffnende Tür nach dem Einbruchsversuch in die Vetterhöhle) die Durchführung einer Biotour.
Weitere Unsicherheiten kamen dadurch zustande, dass im Untersuchungszeitraum aus Zeitgründen der Bestimmer (R. Koch) der Tiere gewechselt hat; die neuen Bestimmer (P. Boldt und H. Döhmann) mussten sich komplett in die Materie einarbeiten.
Auch wurden die Fallen, nachdem sie stark verlehmt waren, im Februar 2013 gewechselt und danach tiefer im Sediment eingegraben, was die nachfolgenden Fangzahlen eventuell beeinflusst haben könnte.
Weiterhin müssen die zusätzlichen Handfänge problematisch gesehen werden. Weil sie nicht immer von derselben Person durchgeführt wurden, spielt die individuelle Geduld und das Geschick des Sammlers beim Fangergebnis auch eine Rolle. Da wir aber voraussichtlich eine personelle Kontinuität über einen längeren Zeitraum nicht sicher stellen können, werden wir bei der Untersuchung der Populationsdynamik in Zukunft auf Handfänge wohl ganz verzichten.
Trotz dieser Unzulänglichkeiten zeigt das von uns in der Vetterhöhle durchgeführte Screening einige interessante Ergebnisse:
Artenspektrum
Der Vergleich der in den drei Untersuchungsabschnitten gefundenen Spezies zeigt die Bindung vieler Arten an ein feuchtes Substrat: Der überwiegend von Sinter und Versturz geprägte, insgesamt trockenere Drachenfelsgang erwies sich als relativ artenarm, während der wesentlich feuchtere und über weite Abschnitte lehmige Nordgang nicht nur eine größere Artenvielfalt, sondern auch höhere Individuenzahlen aufwies. Das am häufigsten gefangene Tier im Drachenfelsgang waren Blindspringer (Fam. Onychiuridae). Andere Collembolen, wie Pseudosinella sollaudi fehlten fast vollständig. Demgegenüber dominierte letztere Spezies im Nordgang über die Onychiuriden.
Populationsdynamik
Bei der Untersuchung des Drachenfelsgangs 2009-2010 wurde bei der Buckelfliege Triphleba antricolata eine interessante Populationsentwicklung festgestellt (Abb. 13): So gingen im Frühjahr auffällig viele Buckelfliegen in die im Drachenfelsgang aufgestellten Fallen. Das Maximum lag im Monat April bei 19 Individuen. Wie man Abb. 6 entnehmen kann, konnte eine ähnliche Massenvermehrung von Buckelfliegen im Nordgang nicht beobachtet werden. Der „größte Fang“ wurde im Nordgang allerdings ebenfalls im Monat April (2012) gemacht. Betrachtet man allerdings die prozentuale Verteilung der Fangzahlen bezogen auf die Jahresfangquote, so scheint es zwischen dem im Drachenfelsgang erstmals beobachteten Zyklus und den Verhältnissen im Nordgang Übereinstimmungen zu geben (Abb.14). Problematisch bei der Bewertung der Fangzahlen sind hier allerdings die unregelmäßigen Zeitabstände bei der Entleerung der Fallen. So konnte der Falleninhalt nach ausgefallenen Biotouren keinem Monat eindeutig zugeordnet werden. Bei der Erstellung von Abb. 14 wurden daher für die jeweiligen Zeitabstände Monatsdurchschnitte berechnet.


Erstaunlicherweise passen auch ältere Daten aus dem ersten Untersuchungszeitraum (2006-07) ganz gut ins Bild. Allerdings war hier die Jahresfangquote mit nur 7 Individuen sehr gering und damit statistisch eigentlich nicht relevant. Dennoch verdeutlicht die Grafik, Abb. 14 unseren subjektiven Eindruck, dass im Frühjahr gehäuft Buckelfliegen in der Höhle anzutreffen sind. Inwiefern wir hier tatsächlich auf eine jahreszeitlichen Zyklus gestoßen sind, müssen weitere Untersuchungen zeigen.
Einen weiteren Hinweis auf die Jahreszeitabhängigkeit geben die Fangergebnisse der Wintermücken, die in den Wintermonaten häufiger aufzutreten scheinen, was auch im Einklang zu früheren Untersuchungen [1] steht. Leider ist auch hier die Anzahl der gefangenen Individuen zu gering, um eine statistisch eindeutige Aussage treffen zu können.
Die Ergebnisse aller anderen Spezies lassen zumindest schon einmal die Aussage zu, dass trotz erheblicher Schwankungen der Fangzahlen bislang keine eindeutige Jahreszeitabhängigkeit der Populationsgröße nachweisbar ist.
Nicht jahreszeitlich abhängige Schwankungen von Individuenzahlen lassen sich häufig mit dem aktuellen Nährstoffangebot in der unmittelbaren Umgebung der Fallen in Zusammenhang bringen. So fanden sich verschiedene Arten von Springschwänzen besonders häufig an Kothäufchen von Fledermäusen und Wanderratten. Die Collembolen ernähren sich dabei hauptsächlich von Schimmelpilzen, die auf dem Kot wachsen. Befanden sich solche Kothäufchen nur wenige Zentimeter neben einer Falle, so landete eine erhöhte Anzahl von Tieren nicht nur im Ethylenglykol des Joghurtbechers, sondern es konnten immer auch per Handfang etliche weitere Exemplare gefangen werden. Nach wenigen Wochen war jedoch eine solche Nahrungsquelle erschöpft und die Collembolen waren wieder verschwunden.
Umso erstaunlicher ist die Korrelation der Fangzahlen bei Pseudosinella und den Onychiuriden (Blindspringer). Die deutlich ausgeprägten Maxima zu Beginn und am Ende des Untersuchungszeitraums (Februar – Mai 2011 bzw. April – Mai 2013) ergeben sich aus den Fängen ganz unterschiedlicher Fallen. Oft fanden sich zahlreiche Individuen beider Spezies in derselben Falle, was sich mit einer nahen Nährstoffquelle erklären lässt, die von beiden Arten genutzt wurde. Manchmal traten jedoch Massenansammlungen von jeweils einer Art in verschiedenen Fallen auf. Denkbar wäre also durchaus ein zeitlich erhöhtes Nährstoffvorkommen über weite Bereiche des Nordgangs. Mögliche Ereignisse, die das Nährstoffvorkommen im Nordgang erhöhen können, sind Wassereinbrüche, die neues mit Dedritus angereichertes Lehmsediment in Bereiche des Nordgangs einbringen. Von diesen Nährstoffen ernähren sich Bakterien und Pilze. Einige freilebende Milben und Fadenwürmer (Nematoden) haben sich auf Bakterien als Nahrungsquelle spezialisiert. Auch wenn wir diese Tiere bislang aufgrund ihrer geringen Größe bei unseren Untersuchungen kaum erfassen konnten, erscheint es nicht unwahrscheinlich, dass eingeschwemmte Nährstoffe eine wichtige Grundlage für das Ökosystem der Vetterhöhle bilden.
Zur Überprüfung dieser Hypothese haben wir unsere Fangzahlen mit den Telemetriedaten aus dem Nordgang verglichen (Abb. 15). Wie man dem Schaubild entnehmen kann, gingen den "Rekordfängen" bei Onychiuriden und Pseudosinella häufig Hochwasserereignisse voraus, während bei lang anhaltendem Niedrigwasser nur wenige Vertreter beider Gattungen anzutreffen waren. Offenbar war das Hochwasser im Januar 2011 nicht stark genug, um die zu einer signifikanten Vermehrung der Springschwänze notwendigen Nährstoffe in den Nordgang einzubringen.

Diese "Hochwasser-Hypothese" bietet auch eine mögliche Erklärung für die relative Artenarmut und die geringeren Fangzahlen im Drachenfelsgang, der etwa 30 Meter über dem Karstwasserspiegel liegt, so dass hier ein Hochwasser bedingter Eintrag von Nährstoffen ausbleibt. Weiterhin kann aus der Häufigkeit von Onychiurus und Pseudosinella gemutmaßt werden, dass die erst genannte Gattung in Bezug auf Feuchtigkeit und Nährstoffangebot genügsamer ist.
Beim Anstieg der Fangzahlen am Ende des Untersuchungszeitraums könnte es sich aber auch um ein Artefakt handeln:
Wie oben bereits beschrieben, wurden im Februar 2013 die Fallen wieder tiefer eingegraben, was zu einem Anstieg der Individuenzahlen beigetragen haben könnte.
Schließlich wäre auch eine weitere Ursache für den Anstieg der Fänge im Zusammenhang mit Hochwasser-Ereignissen denkbar: Die Tiere fliehen aus den überschwemmten oder zu feuchten Bereichen in höher gelegene Bereiche des Nordgangs und gehen somit dort häufiger in die Falle. Die Bestätigung der "Hochwasser-Hypothese" bietet in den nächsten Jahren auf jeden Fall noch viel Forschungspotenzial!
Wie anthropogene Einflüsse die Anzahl und Art der Fänge beeinflussen, zeigen uns zwei Beispiele:
So wurden fast alle Dipluren (Doppelschwänze) bei Falle 5 gefangen, an der ein altes Feldtelefon installiert ist. Offenbar wirken die Ausgasungen des alternden Bakelits auf die Tiere attraktiv. Die im Jahresverlauf 2012 zu beobachtende Vermehrung des Kurzflügelkäfers Quedius mesomelinus ist auf ein Stück Karton zurückzuführen, der neben dem Feldtelefon lag und dort verrottete. Im Karton fanden sich juvenile und adulte Tiere in größerer Anzahl. Auf diese Weise haben wir uns selbst wieder einmal an die Notwendigkeit erinnert, nichts in der Höhle zurückzulassen, um das empfindliche Ökosystem Höhle möglichst wenig zu beeinflussen.
Ausblick
Wir werden ab Ende 2014 ein weiteres Screening in dem noch nicht erfassten Bereich des Klein–Ebrö und des neu entdeckten Emmentals in der Vetterhöhle durchführen.
Wenn dann der neue Zugang zur Vetterhöhle – Schacht III – fertig gestellt ist, werden wir wieder mehr Zeit für die Biologie investieren können. Dann wollen wir noch einmal eine neue Fallenaufstellung unter Berücksichtigung der Werte im Klein-Ebrö machen und über mindestens 5 Jahre hinweg kontinuierliche Aufsammlungen durchführen.
Wir hoffen, dass wir bis dahin auch weitere Höhlenforscher für dieses Thematik gewinnen können, vor allem wäre es wichtig, Unterstützung in der Bestimmung der Tiere zu bekommen.
Danksagungen
Wir möchten uns bei allen Mitarbeitern des Projektes, sei es bei der Aufsammlung in der Höhle, oder dem Bestimmen der Tiere ganz herzlich bedanken
Aufsammlung:
Holger Döhmann, Dieter Hoffmann, Arndt Karger, Hannes Köble, Marc Krömer, Axel Nothardt, Butrint Pacolli, Otto Schwabe , Klaus Sontheimer und Udo Wohlketzetter .
Bestimmung:
Holger Döhmann, Jürgen Frank, Arndt Karger, Hannes Köble, Alberto Sendra, Universität Alcalá, Madrid, Spanien.
Begleitung bei den Wintertouren nach Auflage des Regierungspräsidiums Tübingen:
Dieter und Sylke Hoffmann von der Arbeitsgemeinschaft Fledermausschutz Baden-Württemberg e.V.


