Abbildungsverzeichnis
1. Einleitung
2. Zur Biologie von Regenwürmern
2.1 Charakterisierung der Familie und der einheimischen Arten
2.1.1 Systematische Einordnung
2.1.2 Fortbewegung
2.1.3 Ernährung
2.1.4 Äußere Atmung
2.1.5 Sinne
2.1.6 Fortpflanzung und Entwicklung
2.1.7 Feinde
2.2 Ökologische Nische des Tauwurms
2.3 Bodenbiologische Bedeutung des Regenwurms
2.3.1 Bedeutung der Regenwürmer in der Geschichte der Erde
2.3.2 Der Regenwurm und der Kreislauf der Stoffe
2.3.3 Entstehung und Eigenschaften von Humus
2.3.4 Menschliche Eingriffe in den Boden und deren Auswirkungen auf den Regenwurm
3. Theoretische Vorüberlegungen zum Einsatz von Regenwürmern im Unterricht
3.1 Verankerung im Bildungsplan für die Grundschule
3.2 Lebende Tiere im Unterricht
3.3 Beschaffung und Haltung der Regenwürmer
3.4 Das exemplarische Prinzip
3.5 Das Arbeiten in Gruppen
3.6 Fachgemäße Arbeitsweisen im Unterricht
3.6.1 Beobachten
3.6.2 Untersuchen
3.6.3 Experimente am lebenden Tier
3.6.4 Protokollieren
3.6.5 Zeichnen
3.6.6 Bestimmen
4. Praktische Umsetzung der Thematik im Unterricht
4.1 Didaktische Analyse
4.2 Lernziele und deren Überprüfung
4.3 Methodische Überlegungen
4.4 Medien
4.5 Der Unterrichtsverlauf
5. Auswertung der Fragebögen
6. Abschließende Überlegungen auf Grundlage der Fragebogenergebnisse und der Unterrichtserfahrungen
7. Zusammenfassung
8. Literaturverzeichnis
Anhang
Abb. 1: Borsten
Abb. 2: Körperbau
Abb. 3: Fortpflanzung
Abb. 4: Tätigkeit des Regenwurms
Abb. 5: Achtung Lebewesen
Abb. 6: Bildkarten
Der Regenwurm mit seinen Lebensgewohnheiten und die daraus resultierende außer-ordentliche Bedeutung für die Güte eines Bodens sowie die Nützlichkeit für Pflanze, Tier und Mensch bietet sich zur Behandlung in der Grundschule an. Aufgrund der enormen Leistungen, welche dieses Tier trotz seines unscheinbaren Auftretens vollbringt und die nur durch seine perfekte Anpassung an den Lebensraum möglich sind, kann man ihn durchaus als Lebenskünstler bezeichnen. Obwohl jedes Kind schon einmal irgendwo auf einen Regenwurm gestoßen ist, wissen doch die Wenigsten Genaueres über ihn. Mit der Behandlung im Unterricht kann also grundlegendes biologisches sowie ökologisches Wissen vermittelt werden, ohne die Schülerinnen und Schüler zu langweilen. Ganz im Gegenteil wird es sogar mehrere Aspekte geben, welche ein Staunen auslösen, da sich das Thema gut für Schülerexperimente eignet und dabei unvermutete Sachverhalte aufgedeckt werden können.
Zunächst werden in dieser Arbeit die biologischen Aspekte des Regenwurms geklärt. Darauf folgt der didaktische Teil, in dem die theoretischen Vorüberlegungen zum Unterricht und deren praktische Umsetzung in der Schule erläutert werden. Zum Schluss kommt es zur Auswertung der von den Schülerinnen und Schülern ausgefüllten Fragebögen und den abschließenden Überlegungen zum Unterricht.
In diesem Kapitel wird näher auf die biologischen Aspekte des Regenwurms einge-gangen. Neben der Charakterisierung der Familie und der einheimischen Arten wird sowohl die ökologische Nische des Tauwurms, als auch die bodenbiologische Bedeutung der Regenwürmer allgemein beschrieben.
Hier wird neben der systematischen Einordnung die typische Lebensweise der Familie der Regenwürmer und der einheimischen Arten dargestellt.
Die Regenwürmer gehören zum Stamm der Gliederwürmer (Annelida; vom lat. anulus = Ring → Ringelwürmer), unter diesem wiederum zur Klasse der Gürtelwürmer (Clitellata), was auf das sogenannte Clitellum oder den Gürtel der geschlechtsreifen Regenwürmer zurückzuführen ist. Weiterhin zählen sie zur Ordnung der Wenigborster (Oligochaeta) und zur Familie der Lumbriciden. (vgl. Kaestner 1969: 476ff) Die Regenwürmer (Lumbriciden) teilen sich in viele verschiedene Gattungen und den darunter vorkommenden Arten auf, die sich über die ganze Welt verbreiten. Allein in Deutschland gibt es schon rund 40 Arten, die sich sechs Gattungen zuordnen lassen. Der davon bekannteste, am häufigsten vorkommende und untersuchte Regenwurm ist der Lumbricus terrestris, der sogenannte Tauwurm oder auch Gemeine Regenwurm. (vgl. Hentschel, Wagner 1990: 320) Andere häufige Arten sind der Mist- oder Kompostwurm (Eisenia foetida), der Rote Laubfresser (Lumbricus rubellus) und der Kleine Wiesenwurm (Allolobophora caliginosa). (vgl. Graff 1984: 18)
Um den Ablauf der Fortbewegung zu verstehen, muss man Teile des Körperbaus eines Regenwurms kennen. Wie der Name des Stammes (Gliederwürmer) schon verrät, besteht der Wurm aus mehreren Gliedern, die hier Segmente genannt werden. Bei einem mitteleuropäischen Regenwurm kann man je nach Art zwischen 60 und 200 solcher Segmente zählen. (vgl. Graff 1984: 86) An jedem Segment befinden sich acht Borsten, welche in vier Paaren angeordnet sind. Sie werden in den Borstensäcken gebildet und bei Abnutzung nachproduziert. Wie auf der Abbildung 1 zu sehen ist, liegt je ein Borstenpaar links und rechts neben der Bauchmitte (ventrale Borsten) und die anderen zwei Paare jeweils an der Seite (laterale Borsten). (vgl. Graff 1984: 27)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 1: Borsten
Ouelle: Kaestner 1969: 537
Nicht nur die Borsten, sondern auch die Muskulatur des Regenwurms spielt eine ganz wichtige Rolle bei der Fortbewegung. Die Oberhaut (Epidermis) wird von der farblosen Kutikula, einem von der Oberhaut ausgeschiedenen Häutchen, nach außen ab-geschlossen. Unter der Epidermis befindet sich sowohl eine zirkulär verlaufende Ring- sowie eine dahinter liegende Längsmuskelschicht. Alles zusammen wird Hautmuskelschlauch genannt. Bei der Fortbewegung werden nun zuerst die Borsten in die umliegende Erde gedrückt, was dem Wurm einen festen Halt gibt. Anschließend zieht sich die Ringmuskulatur an einer Stelle zusammen, der Körper wird hier dünner und schiebt automatisch den davor liegenden Teil nach vorn. Danach wird der hintere Teil des Wurmes durch das Zusammenziehen der Längsmuskulatur nachgezogen. Nun werden die Borsten eingezogen, etwas weiter vorne erneut in den Boden gepresst und der Vorgang beginnt von Neuem. Dieser Prozess findet nicht nur an einer Stelle des Körpers statt, sondern passiert an mehreren gleichzeitig. (vgl. Kaestner 1969: 549)
Der natürliche Lebensraum der Regenwürmer ist der Boden. Natürlich muss der Boden verschiedene Voraussetzungen erfüllen, damit die Würmer überhaupt dort leben können. Es muss genügend organisches Material vorhanden sein, der Wasserhaushalt stimmen und die klimatischen Bedingungen in Ordnung sein. (vgl. Grass 1991: 14) Jede Art ist an ihren speziellen Lebensraum, das heißt an die Beschaffenheit des Bodens und des Umfeldes, angepasst. So brauchen die Bewohner des Ackerlandes erheblich weniger Nahrungsangebot, als die des Waldes oder der Wiese. Für alle ist jedoch die Aufnahme von Kohlenhydraten und Eiweißen unerlässlich. Sie fressen Humus, abgestorbene Pflanzenteile oder Kot anderer Pflanzenfresser. (vgl. Graff 1984: 64) Alle diese Substanzen sind mehr oder weniger von kleinsten Lebewesen, den Mikroben, besiedelt. Die Regenwürmer sind also Mikrophagen. Sie nehmen das pflanzliche mitsamt dem tierischen Material auf und verwerten das darin enthaltene Eiweiß sowie den Zellsaft der Blätter. Je höher der Stickstoffgehalt der abgestorbenen Pflanzensubstanz ist, desto lieber wird sie von den Würmern gefressen. In Frage kommen nur ausreichend feuchte, aufgeweichte Materialien, welche in Form von saugenden und schlingenden Bewegungen aufgenommen werden. Der Lumbricus terrestris sammelt in der Dunkelheit an der Erdoberfläche durch Ansaugen sogar verschiedene Stoffe pflanzlicher und tierischer Herkunft, die er durch seine Röhre mit nach unten nimmt, wo eine schnellere Zersetzung stattfinden kann. (vgl. Meinhardt 1986: 39)
Regenwürmer besitzen keine Lungen oder Kiemen, sondern atmen über ihre Haut. Dazu muss diese aber stets feucht sein, denn der Sauerstoff wird auf der schleimigen Körperoberfläche gelöst und kann direkt durch die Haut in das Blut gelangen, wo er sich mit dem Blutfarbstoff Hämoglobin verbindet. (vgl. Grass 1991: 14) Das Kohlendioxid wird auf demselben Wege, nur umgekehrt, aus dem Körper befördert. Die Epidermis des Regenwurms besitzt viele Schleimdrüsen, so dass er sich in gewissem Maße selbst vor der Austrocknung schützen kann, doch zu viel Sonneneinstrahlung, oder nur schon trockene Luft, führen unweigerlich zum Tod durch Ersticken. (vgl. Graff 1984: 19) Erstaunlicherweise muss sich der Wurm ebenso vor zu viel Regenwasser in seinen unterirdischen Gängen schützen. Die Feuchtigkeit an sich beeinträchtigt ihn nicht, aber das Wasser, das im Boden versickert, ist zu sauerstoffarm, um überleben zu können. Viele Bodenorganismen wie zum Beispiel Wurzeln und andere wirbellose Tiere haben eine hohe Stoffwechselaktivität und entziehen diesem Wasser den Sauerstoff. Das erklärt auch, warum Regenwürmer in Oberflächenwasser erheblich länger überleben können, während sie bei Regen relativ schnell aus ihren Röhren flüchten müssen. (vgl. Graff 1984: 19)
Ein Regenwurm besitzt weder Augen, Ohren noch eine Nase. Trotzdem verfügt er über verschiedene Sinne. So ist nachgewiesen, dass er sowohl einen Drucksinn, einen Tastsinn und einen Lichtsinn, als auch einen chemischen Sinn hat. (vgl. Graff 1984: 86) Mit dem Drucksinn, der vor allem Bodenerschütterungen wahrnehmen lässt, ist es möglich, rechtzeitig vor Feinden zu flüchten. Der Tastsinn hilft beim Orten von Hindernissen und Zurechtfinden im Erdreich. Die für den Druck- und Tastsinn verantwortlichen freien Nervenendigungen sind über die ganze Haut verstreut. Die Lichtsinneszellen am Vorder- und Hinterende des Wurmkörpers ermöglichen die Unterscheidung zwischen hell und dunkel. Die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichtes können wahrgenommen werden. Dementsprechend reagiert der Regenwurm auf rotes Licht sehr gelassen, auf blaues wiederum höchst empfindlich, während ultraviolettes ihn tötet. (vgl. Graff 1984: 55) Einzelne Sinneszellen und Sinnesknospen für den chemischen Sinn befinden sich hauptsächlich in der Mundhöhle. Damit kann der Wurm Gerüche verschiedener Pflanzen identifizieren und so zwischen denen, die er mehr oder weniger mag, unterscheiden. Zudem erkennt er Flüssigkeiten mit scharfem Geruch, welche seiner Haut schaden könnten, und meidet diese. (vgl. Kaestner 1969: 550)
Alle Regenwürmer sind Zwitter, besitzen also sowohl weibliche, als auch männliche Geschlechtsorgane. Sie können sich jedoch nicht selbst befruchten, sondern müssen sich mit einem anderen Wurm paaren. (vgl. Kaestner 1969: 542) Dies geschieht wenn es dunkel ist und je nach Art entweder über der Erde (z.B.Lumbricus terrestris), oder im Boden (z.B. Eisenia foetida). Treffen sich zwei paarungswillige Tiere, so betasten sie sich vorerst und legen sich dann mit der Bauchseite, die nun eine längliche Einkerbung bis zum Clitellum gebildet hat, in entgegengesetzter Richtung aneinander. Der vordere Teil des Gürtels (s. Abb. 2) liegt jeweils den Öffnungen der Samentaschen (s. Abb. 2) gegenüber. Die ersten Segmente und die, welche hinter dem Clitellum liegen, bleiben frei. Mit speziell dafür vorgesehenen Borsten an den Geschlechtsteilen können sich die Würmer aneinander festhalten. Zusätzlich wird von beiden eine Schleimhülle um die betroffene Stelle gebildet, die mit der Zeit fester wird und die Körper der Regenwürmer somit noch stärker verschmelzen lässt (s. Abb. 3). Der Samen wird durch Bewegungen von der männlichen Geschlechtsöffnung über die Samenrinne Richtung Clitellum transportiert, von wo er nun vom Partner in dessen Samentasche aufgenommen werden kann. (vgl. Meinhardt 1986: 20) Dieser Vorgang dauert oft mehrere Stunden, bevor sich die Würmer wieder voneinander trennen. Bald darauf kommt es zur Eiablage. Dabei sondert der Regenwurm wieder Schleim, der in der Gürtelregion gebildet wird, ab. Ist dieser fest geworden, bleibt eine Art Ring, aus dem der Wurm rückwärts hinauskriecht. Dabei legt er in diesen Ring ein Ei, das er anschließend mit der gespeicherten Samenflüssigkeit befruchtet. Der feste Schleim verklebt an den Rändern und umschließt so das Ei. Dieses Gebilde nennt man Kokon. Je nach Jahreszeit variiert die Anzahl dieser Kokons zwischen 20 und 90 Stück. Im Frühling und Herbst ist sie erheblich höher, als im Sommer und Winter. In der Regel schlüpft bei den meisten Arten nur ein Wurm pro Kokon. Die Entwicklung erfolgt direkt, ohne ein dazwischenliegendes Larvenstadium. Der Embryo ernährt sich von der Nährflüssigkeit des Kokons, da das Ei selber sehr dotterarm ist. Nach vier bis zwölf Wochen schlüpfen die Jungtiere und beginnen zu fressen. Viele Regenwürmer umgeben ihre Brut zusätzlich mit Kot, der den kleinen Würmern später als erste Nahrung dient. Nach ungefähr drei Monaten ist der Wurm erwachsen. (vgl. Meinhardt 1986: 22) Er hat stark an Größe und Gewicht zugenommen und zeigt nun die ersten Pubertätsmerkmale am Bauch. Das sind „streifen-, wall- oder punktförmig gestaltete, drüsenreiche Abschnitte, die Pubertätsstreifen, -wälle oder -tuberkel genannt werden.“ (Graff 1984: 77) Das Clitellum schwillt an und die Geschlechtsorgane produzieren Eizellen und Samen, der Regenwurm wird also geschlechtsreif.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 2: Körperbau
Quelle: Kaestner 1969: 537
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 3: Fortpflanzung
Quelle: Kaestner 1969: 543
Die Feinde des Regenwurms lassen sich in zwei Bereiche einteilen.
Zum Einen ist das der Bereich der Fressfeinde. Hier sind beispielsweise Vögel, Mäuse, Ratten, Igel, Kröten, Frösche, Ameisen und Maulwürfe zu nennen. Es ist möglich, die Würmer im eigenen Garten in einem gewissen Maße zu schützen, indem man Hühner nicht frei herumlaufen lässt, Maulwürfe fängt oder spezielle Produkte ausstreut, die Ameisen fernhalten. (vgl. von Heyer 1974: 18) Jedoch hat die Natur eine eigene Regel, nach der es heißt „fressen und gefressen werden“. Ob es sinnvoll ist, als Mensch in diese Nahrungskette einzugreifen, ist fraglich. Der Maulwurf frisst neben dem Regenwurm auch noch andere Weichtiere wie Schnecken, die in unseren Gärten oft Schaden anrichten. Entfernt man also den Maulwurf, so bleiben einem nicht nur die Regenwürmer, sondern gleichzeitig auch die lästigen Schnecken erhalten. Ähnlich verhält es sich mit anderen Fressfeinden des Wurmes. Es sollte also gut zwischen Schaden und Nutzen abgewogen werden, bevor man eingreift.
Ungünstige Witterungen und die Bedrohung durch den Menschen zählen zum zweiten Bereich der Feinde. Bei Trockenheit, Feuer oder Frost kann der Regenwurm genauso wenig überleben, wie bei starken Regenfällen und Überschwemmungen. Doch viel stärker als von der Natur, sind die Arten durch menschliche Eingriffe in den Boden bedroht. Verschiedene landwirtschaftliche Tätigkeiten wie Tiefpflügen oder das Düngen mit giftigen Pestiziden und Herbiziden sowie Monokulturen schaden den Regenwürmern. (vgl. von Heyer 1974: 18)
Der Tauwurm (Lumbricus terrestris) ist über die ganze Welt verbreitet und zählt in Mitteleuropa zu den größten Vertretern der hier vorkommenden Regenwurmarten. Die einheimischen Tiere sind auf verschiedene Stockwerke verteilt. Das heißt, sie bewohnen je nach Art vorzugsweise eine bestimmte Bodenschicht. Der Lebensraum des Tauwurms ist lehmiger Boden, wo er vor allem vertikale Gänge gräbt, die er bewohnt. Diese Gänge können eine Tiefe von mehreren Metern erreichen. Diese variiert je nach Beschaffenheit der Erde. „Der Tauwurm geht in lehmigen Sandböden bis zu 3 m, in Lößböden Südwestdeutschlands bis 7 m hinab.“ (Graff 1984: 96) Die Würmer bohren sich durch den Boden, drücken also die Erde beiseite. Sie können dabei einen enormen Druck ausüben, doch selbst dieser reicht nicht in jeder Bodenschicht aus, um voranzukommen. Dann kommt es durchaus vor, dass sich ein Regenwurm durch die Erde frisst. Weiter oben in der Humusschicht, hat er häufig noch zusätzlich mehrere waagerechte Schächte, in denen er sich jedoch nur bei guten Bedingungen aufhalten kann. Gute Bedingungen sind für den Regenwurm ausreichende Feuchtigkeit, mittlere Temperaturen (um 15° C) und ein entsprechendes Angebot an Nahrung. (vgl. Schaller 1962:49) Das heißt bei starker Trockenheit oder Frost zieht er sich in die Tiefe seiner senkrechten Röhren zurück. Diese Schicht ist den Witterungen weniger stark ausgesetzt, als die obere. In unseren Breiten gefriert der Boden durchschnittlich nur bis zu 50 cm tief. Der Wurm ist also nicht betroffen, wenn er sich 1,5 m – 7 m unter der Erde befindet. Ebenfalls dringt die Trockenheit weniger bis in diese Tiefe vor, welche dem Regenwurm erheblichen Schaden zufügen würde. Um ungünstige Witterungen zu überstehen, kann der Lumbricus terrestris, sowie viele andere Arten, in ein Ruhestadium übergehen. Diese Diapausen werden im Sommer und Winter, wenn Hitze und Kälte und die damit verbundenen erschwerten Lebensbedingungen drohen, angetreten. Dazu stellt der Wurm seine Nahrungsaufnahme ein, gräbt sich am unteren Ende eines vertikalen Ganges eine Art Mulde und entleert seinen gesamten Darm. Mit dem Kot, der durch seine lehmigen Bestandteile in erhärtetem Zustand für eine gewisse Stabilität sorgt und vor zu großem Wasserverlust schützt, kleidet er die Wände seiner Höhle aus, um einen Einsturz zu verhindern. Während der Ruhephase knotet sich der Wurm zusammen. Dabei liegt der Körper in zwei Spiralen übereinander, das Kopfende wird von oben in die Mitte hineingesteckt. (vgl. Meinhardt 1986: 19)
Vor allem im Frühjahr und Herbst sind die Regenwürmer besonders aktiv, paaren sich und legen ihre Kokons ab. Sie sind hauptsächlich nachts tätig, was sie vor den Fressfeinden, die nur bei Tage nach Nahrung suchen, und vor allem vor den austrocknenden Sonnenstrahlen schützt. Der Tauwurm ist die einzige einheimische Art, die hin und wieder auch bei Helligkeit an der Erdoberfläche gesehen wird. Dort bleibt er jedoch, ebenso wie in der Dunkelheit, mit dem Hinterende in seiner Röhre. So sucht er dann mit dem freien vorderen Körperteil den Boden ringsherum nach geeignetem Futter ab. Er sammelt die abgefallenen Blätter mittels Ansaugen ein und zieht sie, meist an der spitzen Seite, in die Öffnung seines Ganges. (vgl. Darwin 1983: 36) Der Vorteil daran, das Blatt in dieser Richtung hinabzuziehen ist, dass es sich nur so sehr eng zusammenrollen kann und damit besser in die enge Öffnung passt. Im Erdboden geht die mikrobielle Zersetzung der Blätter, welche der Regenwurm abwarten muss bevor er sie verzehren und den Zellsaft heraussaugen kann, schneller voran, als an der Oberfläche. Nicht alle Pflanzenreste werden tief in den Boden gezogen, sondern der Tauwurm nutzt diese ebenfalls, um seine Röhre zu verschließen. Dann lässt er die oberen Teile mit den Blattstielen über die Öffnung hinausragen. Ein weiteres Vorgehen, durch welches der Tauwurm seine Röhrenöffnungen verschließt ist die Kotablage an der Oberfläche. Mit einem Teil seiner Exkremente kleidet er die Wände seiner Gänge aus. Das bringt Stabilität und der Durchmesser des Ganges kann so optimal auf den Wurmkörper abgestimmt werden. Das ist deshalb notwendig, weil die Borsten zur Fortbewegung einen guten Halt im umliegenden Boden finden müssen, was durch diese Anpassung gewährleistet ist. Die Auskleidung mit dem Kot oder der Losung, wie es beim Regenwurm genannt wird, heißt auch Tapete, da der Vorgang dem Tapezieren sehr nahe kommt. Was das Tier nicht dafür benötigt, scheidet es an der Erdoberfläche aus. Dort entstehen dann die Losungshäufchen, die man gut von der übrigen Erde unterscheiden kann.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 4: Tätigkeit des Regenwurms
Quelle: Graff 1984: 76
Abbildung 4 zeigt ein solches Häufchen, das die Öffnung des Ganges ursprünglich verschlossen hat und vom Regenwurm zur Seite gestoßen wurde, als dieser später an die Oberfläche wollte. Zudem zeigt die Zeichnung das Verhalten bei der Nahrungssuche, das Ansaugen von Blättern und deren Einziehen in die Röhre.
Durch sein Fress- und Ausscheidungsverhalten hat der Regenwurm eine große Bedeutung für die Güte des Bodens. Seine unterirdischen Gänge durchlüften diesen und lassen Regenwasser besser absickern. Dadurch können sich Bakterien entwickeln, welche die Verwesung verschiedener Substanzen und zugleich das Gedeihen der Pflanzen fördern. Zudem lagert der Regenwurm den Boden um. Er frisst nicht nur die abgestorbenen Pflanzenteile, die er an der Oberfläche sammelt, sondern ernährt sich ebenfalls von Humus und anderen nährstoffreichen Substanzen aus der Tiefe. Durch die Ablage der Losung an der Erdoberfläche sowie im Innern seiner Röhren, durchmischt er die verschiedenen Bodenschichten. (vgl. Kaestner 1969: 547)
Beim Tauwurm wurde beobachtet, dass er in seinem Schacht häufig dicht unter der Oberfläche liegt, was aber höchstens etwas mit der angenehmen Sonnenwärme, die dort in kälteren Zeiten herrscht, zutun haben kann. Auf den Sauerstoff an der frischen Luft ist er nämlich nicht angewiesen. Obwohl unter der Erde erschwerte Lebensbedingungen herrschen, kann sich der Wurm dort durch seine funktionellen Eigenheiten bestens aufhalten. Die meisten Oligochaeten leben im Wasser, brauchen also keinen Verdunstungsschutz und sind in Mitteleuropa von Dürre und Frost sehr selten bedroht. Nur die Regenwürmer leben in der Erde. Sie halten mittels ihrer Diapausen gefährliche Hitze- und Kältezeiten aus und überleben einen starken Wasserverlust, wenn dieser nicht zu lange andauert und wieder ausgeglichen werden kann. Ebenso müssen sie dazu fähig sein, den in der Tiefe des Bodens absinkenden Sauerstoffgehalt und den ansteigenden Kohlendioxidgehalt zu ertragen. (vgl. Kaestner 1969: 546) Die Drüsen an ihrem Vorderdarm, welche Kalk speichern und absondern können, werden von vielen Forschern als Voraussetzung für die CO2 – Resistenz angesehen, indem sich das Gas mit dem Kalk verbindet und beides zusammen ausgeschieden wird. Andere sehen die Funktion der Kalksäckchen wiederum in der Neutralisierung der Säuren, die der Wurm durch den Humus aufnimmt. (vgl. Schaller 1962: 50)
Der Regenwurm hat besondere Sinne oder Instinkte, die ihn automatisch von ungünstigen Bedingungen weg- und zu besseren hinleiten. Diese sind seine negative Phototaxis, die Thigmotaxis und die Hydrotaxis. (vgl. Schaller 1962: 49) Taxis wird als „auf Sinnesreize hin eintretende aktive Bewegung von Tieren oder Pflanzen zur Reizquelle hin oder von ihr weg“ (Ciba, Henss, Langkavel, Wigand 1975: 316) definiert. Der Wurm zieht sich also gezielt vom Licht zurück, reagiert empfindlich auf Berührungen und zeigt eine Reizreaktion auf Feuchtigkeit. Er wird regelrecht von feuchter Umgebung angezogen und hält sich, wenn immer es möglich ist, von trockener Erde fern. Wie oben schon erwähnt, ist das Tier offensichtlich gut an die erschwerten Bedingungen im Boden angepasst. Andererseits ist es auf eben diese Bedingungen angewiesen. Auf Grund seiner wasserdurchlässigen Haut braucht der Regenwurm eine bestimmte Luftfeuchtigkeit, um nicht auszutrocknen. Das versickerte Wasser verdunstet zwar auch unter der Erde, bleibt aber länger in den Bodenpartikeln enthalten, da es nicht sofort in die Atmosphäre entweichen kann.
Trotz seiner vielen Sinne, die ihn vor verschiedenen Bedrohungen schützen, ist es nicht selten der Fall, dass ein Feind zu nahe kommt. In diesem Fall hat der Wurm eine letzte Möglichkeit, sich zu retten. Der Tauwurm hat nämlich wie einige andere Arten die Fähigkeit, seinen Körper selbst zu verkürzen. Diese Autotomie wird dann in Kraft gesetzt, wenn eine Gefahr wahrgenommen wird. (vgl. Meinhardt 1986: 17) Dabei bildet sich in der hinteren Hälfte durch das Zusammenziehen der Längsmuskeln eine schmale, erhöhte Stelle. Hier findet dann entweder die Abklemmung statt, oder der Wurm beruhigt sich wieder und die Verdickung geht zurück. Ein abgeworfenes Teil enthält nie lebensnotwendige Organe wie zum Beispiel das Clitellum, da es immer vom Hinterende stammt und höchstens 50 % des Gesamtkörpers beträgt. Das übriggebliebene Vorderteil kann das verlorene Hintere in günstigen Fällen im Laufe der Zeit wieder nachbilden. Dazu verfällt der Wurm in einen Ruhezustand, bis die Regeneration abgeschlossen ist. Dieser Wiederaufbau funktioniert sogar, wenn dem Tauwurm am vorderen Ende Verletzungen zugefügt werden. Er kann die ersten vier Segmente wieder vollständig ersetzen und bis zu sechzehn soweit regenerieren, dass er lebensfähig bleibt. Wird mehr entfernt, tritt keine Regeneration mehr ein und er stirbt. (vgl. Kaestner 1969: 545) Am häufigsten sterben die Tiere jedoch an ihren Verletzungen noch bevor eine Regeneration eintreten kann.
Es ist erstaunlich, wie der Regenwurm sein Leben meistert. Er muss in den meisten Fällen mit einer sehr hohen Wohndichte fertig werden, da in „guten“ Böden mehrere Hundert Würmer auf einem Quadratmeter leben. (vgl. Schaller 1962: 30) Dazu kommen noch die ganzen anderen Bodentiere, mit denen er sich den Platz teilt. Seine genügsame Lebensweise und die individuelle Anpassung an den Lebensraum machen das erst möglich. Er verwertet die wenigen Substanzen, die es in seiner Umgebung gibt und gewinnt aus ihnen alles, was er braucht. Gleichzeitig trägt er viel zur Verbesserung des Bodens und somit des Pflanzenwachstums bei, ohne auch nur einen anderen Organismus durch irgendetwas zu beeinträchtigen.
Gerade im Bereich der Bodenbiologie nimmt der Regenwurm eine zentrale Rolle ein. Dieser Teil zeigt einige Aspekte dieses Bereichs auf und hebt die Bedeutung des Regenwurms darin hervor. Außer den Auswirkungen seiner Tätigkeiten auf seine unmittelbare Umwelt und den Rest der Natur werden zudem die Folgen menschlicher Eingriffe in den Boden beschrieben.
Die Bedeutung der Regenwürmer in der Geschichte der Erde ist vor allem deshalb so groß, weil die verschiedenen Arten in allen mäßig feuchten Gebieten der Welt verbreitet sind. Sie kommen in einer so beträchtlichen Zahl vor, dass ihre Tätigkeit eine enorme Wirkung hat. Der Boden, den wir heute kennen, ist ein Resultat einer jahrelangen Arbeit, welche die Regenwürmer und andere Bodenlebewesen verrichtet haben. (vgl. Darwin 1983: 173) Durch die Tätigkeit der Regenwürmer besteht ein zwar langsamer aber beständiger Zersetzungs- und Umschichtungsvorgang. Was die Tiere tief im Boden aufnehmen, scheiden sie zumindest zum Teil wieder an der Erdoberfläche aus. Gleichzeitig gelangt auch gesammeltes und aufgenommenes Material der Oberfläche in tiefere Schichten. (vgl. Meinhardt 1986: 12) Damit sorgt der Regenwurm für eine Vermischung der Erdschichten, was zusätzlich durch das Zusammenfallen alter Gänge unterstützt wird.
Den Tieren kommt wie oben erwähnt auch eine große Bedeutung beim Zersetzungsvorgang der Gesteine zu. Durch die ständige Bewegung, in welcher sich der Boden befindet, reiben die Teilchen aneinander und werden so zerkleinert. Die Kohlensäure und vor allem die Humussäure im Boden beschleunigen diese Zersetzung der Gesteine. Durch die Tätigkeit des Regenwurms wird immer neues Material diesen Säuren ausgesetzt. Zudem nimmt das Tier mit seiner Nahrung ständig kleine Gesteinsteilchen auf, die im Magen aneinander reiben und sich somit abnutzen. (vgl. Darwin 1983: 173)
Fehlen auf einem Acker die Regenwürmer, so spricht man sogar von einem „toten Boden“. (vgl. von Heyer 1974: 5) Die Tiere stehen also sozusagen für das Leben. Sie sorgen dafür, dass es eine ständige Bewegung gibt, die nicht nur den Pflanzen zugute kommt, sondern gleichzeitig einen enormen Beitrag zu Kreisläufen in der Natur und somit zum Bestehen unserer Erde leisten.
Beim Kreislauf der Mineralstoffe in der Natur sind drei Hauptgruppen beteiligt: die Produzenten, die Konsumenten und die Zersetzer. (vgl. Falkenhan 1976: 506) Die Pflanzen als Produzenten liefern die organische Substanz, indem sie dem Boden Mineralstoffe und Wasser und der Luft die Kohlensäure sowie den Sauerstoff entnehmen. (vgl. Graff 1984: 60) Dieses organische Material wird nun von den Konsumenten, wozu die Wirbeltiere und Wirbellosen zählen, gefressen und verdaut. Die Zersetzer, oder auch Reduzenten genannt, wie Bakterien und andere Mikroorganismen sorgen anschließend dafür, dass die tierischen Exkremente wieder zu nötigen Ausgangsstoffen für die Pflanzen umgewandelt werden. Sie können die organischen Stoffe zurück auf mineralische reduzieren und zu Wasser und Kohlensäure abbauen. (vgl. Graff 1984: 60) Der Regenwurm nimmt im Stoffkreislauf eine ganz besondere Rolle ein. Durch seine Fresstätigkeit zerkleinert er zum Einen die Pflanzenabfälle und vergrößert so die Oberfläche, auf welche die Mikroorganismen Zugriff haben. Bakterien und Pilze zersetzen jedoch nicht nur die Exkremente von Tieren, sondern ebenso abgestorbene Pflanzenteile, welche danach von den Regenwürmern aufgenommen werden. Die ursprünglich organischen Stoffe werden durch seine Verdauung zu anorganischen umgewandelt und stehen nach der Ausscheidung nun wieder den Pflanzen zur Verfügung. In diesem Falle reicht der Kreislauf gar nicht mehr bis zu den Reduzenten im ursprünglichen Sinn hin. Der Regenwurm stellt gleichzeitig Konsument und Reduzent dar. (vgl. Schaller 1962: 22)
Es gibt verschiedene Auffassungen davon, was Humus genau ist. Unter anderem wird er als „vermodernde kolloidale organische Masse mit Bodensubstanzen und reichem Leben (Bakterien, Pilze, Würmer u. a.); fruchtbarer Bodenbestandteil“ (Ciba u.a. 1975: 175) definiert. Er entsteht also aus abgestorbener organischer Substanz tierischer und pflanzlicher Herkunft und hat eine feinzerteilte Struktur. An dem Prozess der Humifizierung, also der Bildung von Humus, sind verschiedene Lebewesen beteiligt. Das organische Material wird von Tieren und Bakterien in mehreren Schritten abgebaut. Die Bakterien leisten dabei oft die Vorarbeit, da die meisten Bodentiere erst bereits zersetzte Substanzen fressen. Die Ausscheidungen der Tiere werden anschließend erneut von kleineren Organismen aufgenommen und wieder ausgeschieden, wodurch das ursprünglich gefressene Material zu immer kleineren Teilen umgesetzt wird. Der Regenwurm nimmt bei diesem Vorgang zwei Stellungen ein. Zum einen gehört er zu den Tieren, welche direkt die abgestorbenen Substanzen mitsamt den darin enthaltenen Bakterien fressen. Die Bakterien bleiben bei der Verdauung erhalten und entwickeln sich sogar weiter, so dass der Kot noch reicher an ihnen ist, als die aufgenommene Nahrung. (vgl. Schaller 1962: 23) Zum anderen nimmt der Wurm auch Teile des Bodens auf, in denen sowohl bereits weiter zersetzte organische sowie mineralische Materialien vorhanden sind. In seinem Darm werden die tierischen und pflanzlichen Stoffe mit den anorganischen vermischt. Hier entstehen die sogenannten „Ton-Humus-Komplexe“, da die organischen Verbindungen vom Regenwurm mit Hilfe seiner Verdauungssäfte zu einfacheren, den Huminstoffen, zerlegt werden, die mit den tonhaltigen Bodenbestandteilen reagieren. (vgl. Meinhardt 1986: 66)
Man unterscheidet drei Arten des Humus: Rohhumus, Moder und Mull. Rohhumus besteht aus schwach umgesetzter Pflanzensubstanz des Standortes. Er entsteht an Orten, wo aufgrund von Nährstoffmangel nur nährstoffarme Pflanzen wachsen, wenig Bodenaktivität und somit auch wenig Abbau des anfallenden Materials herrscht. Als Moder bezeichnet man die Art von Humus, bei der die Umsetzung weiter fortgeschritten ist, als beim Rohhumus. Das Substrat der Pflanzen wird hier durch Erstzersetzer aufgenommen, aber es fehlen die Regenwürmer, welche deren Ausscheidungen erneut zersetzen. Wo zusätzlich noch Regenwürmer vorhanden sind, spricht man von Mull. Er stellt die fein krümelige und wertvollste Art des Humus dar. Das gesamte organische Material ist umgesetzt und er besteht zum größten Teil aus der Losung der Würmer. (vgl. Meinhardt 1986: 67)
Insgesamt kann man den Humus als Erhalter einer guten Bodenstruktur bezeichnen. Er kann Wasser besser speichern, als andere Bodenschichten, schützt vor Erosionen und ist besonders nährstoffreich. Ist ein Boden reich an Humus, so entsteht automatisch ein Kreislauf vom gesunden Boden zur gesunden Pflanze, zum gesunden Tier und somit wiederum zu gesunden Dungstoffen.
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