Springschwänze (Collembola)

Hier fehlt eine Einleitung…

Was sind Springschwänze überhaupt?

Wer einmal konzentriert in die eigenen Blumentöpfe schaut oder den Blick auf den Boden des Gartenbeetes senkt, wird überrascht sein, wie viel sich da bewegt: Winzig kleine insektenähnliche Wesen wuseln durch die Erde oder springen wie Flöhe über den Boden. Sie haben Bekanntschaft mit den Springschwänzen gemacht, die am häufigsten vorkommenden Vertreter der Bodenorganismen. In Mitteleuropa gibt es etwa 1500 verschiedene Arten von Springschwänzen, lang gestreckt oder mehr kugelig geformt, kleiner als einen Millimeter oder mehr als zentimetergroß, blass, haarig und farbig gemustert.

Ein wenig Fachchinesisch muss sein:

Der Springschwanz heißt biologisch korrekt Collembola, gehört zur Klasse der Sechsfüßer (Hexapoda) und zählt dort zu den Sackkieflern (Entognatha). Bei den Sackkieflern liegen die Mundwerkzeuge von außen unsichtbar in einer Mundtasche.

Wie sehen die Springschwänze aus?

Ausgewachsene Springschwänze werden nur wenige Millimeter lang (die meisten Arten 1 bis 5 mm und haben einen länglichen, walzenähnlichen Leib, der wie bei allen Sechsfüßern (Hexapoda) – und somit auch bei Insekten – eine typische Dreiteilung aufweist: Kopf, Brustkorb (Thorax) und Hinterleib (Abdomen).

Ihren Namen verdanken die Springschwänze einem raffinierten Sprungmechanismus am Hinterleib: einer am vierten Hinterleibssegment befindlichen Sprunggabel, Furca oder Furcula genannt, die normalerweise mittels einer Art Rastsystem an der Bauchunterseite eingeklappt ist. Bei Gefahr löst sich diese Einrastung und die unter Spannung stehende Sprunggabel schnellt nach hinten. Durch diese Spannung schleudert die Gabel den Springschwanz ähnlich wie beim Stabhochsprung nach vorne und befördert das Tierchen weit, aber ungerichtet in sichere Gefilde. Dabei legen Springschwänze ein Vielfaches ihrer eigenen Körperlänge zurück.

Die Furca der Springschwänze setzt sich aus drei Teilstrukturen zusammen:

• das basale Manubrium, die Basis der Sprunggabel
• lange paarige Dentes
• Mucro, einer kurzen Hakenstruktur jeweils am Ende der Dentes sitzend

Aus dem flügellosen Brustbereich gehen drei Beinpaare ab, der Kopf ist mit einem Antennenpaar ausgestattet, das jeweils aus mehreren Gliedern besteht, die alle eine eigene Muskulatur haben – ein weiterer Unterschied zu den Insekten. Das ursprünglich vorhandene zweite Paar Antennen hat sich im Laufe ihrer Entwicklung zurückgebildet und nur noch rudimentär als eine Art Furche in Augennähe zu erkennen. Es wird vermutet, dass dieses Postantennalorgan der Chemorezeption dient und eine mit dem Geruchssinn einhergehende Funktion besitzt. Die Augen der Springschwänze sind – falls vorhanden – ähnlich wie Facettenaugen bei Insekten aufgebaut, allerdings mit nur wenigen Einzelaugen, maximal 8 der sogenannten Ommatidien, die vermutlich nur grob zwischen hell und dunkel unterscheiden können.

Springschwänze verfügen über Mundwerkzeuge, die es ihnen gestatten, entweder in ihre Nahrung zu beißen und diese zu kauen oder hineinzustechen und sie aufzusaugen. Der Hinterleib der Springschwänze ist aus 5 Segmenten und einem Abschlusssegment aufgebaut – im Unterschied zu Insekten, deren Hinterleib aus 11 Abdominalsegmenten verschmolzenen ist.

Alle Springschwanzarten verfügen über einen hinter den Beinen befindlichen sogenannten Ventraltubus oder Collophor. Diese röhrenähnliche Vorrichtung sitzt am ersten Segment des Hinterleibs und spielt wahrscheinlich eine Rolle bei der Regulierung des Wasserhaushalts der Tiere. Dieser Ventraltubus wird vom Springschwanz auch zu Hilfe genommen, um sich auf glatten Flächen zu bewegen beziehungsweise darauf festzuhalten. Der wissenschaftliche Name Collembola wurde seinerzeit aus genau diesem Grund vom englischen Biologen John Lubbock für die Springschwänze ausgewählt, denn „kolla“ ist griechisch für Leim und „embolon“ bedeutet Zapfen oder auch Keil.

Die äußere Haut der Collembola ist mit winzig kleinen, Wasser abweisenden knotenähnlichen Höckern bedeckt, die nur etwa 0,3 mm groß sind und im Fachjargon als Mikrotuberkel bezeichnet werden. Im Unterschied zu vielen Insekten und Krebstieren ist die äußere Hülle der meisten Springschwanzarten nicht durch die sogenannte Sklerotisierung verfestigt – dieser chemische Prozess ist nicht nur für die starre Konsistenz des Chitinpanzers beispielsweise bei Käfern verantwortlich, sondern auch für seine Braunfärbung. Die meisten Springschwanzarten atmen durch ihre dünne Haut, die sogenannte Cuticula. Lediglich bestimmte Gruppen der Kugelspringer verfügen über ein Tracheensystem wie die Insekten.

Wie alt können Springschwänze werden?

Normalerweise werden Springschwänze zwischen 6 und 12 Monate alt. Unter Laborbedingungen hat es ein Springschwanz bis zum Rekordalter von fünfeinhalb Jahren geschafft. Während eines Springschwanzlebens häuten sich die Tiere bis zu über 40 Mal. Nach fünf bis acht Häutungen sind die jungen Springschwänze fortpflanzungsfähig. Ein Springschwanzweibchen kann einige Hundert Eier legen.

Wo sind die Tiere beheimatet?

Springschwänze sind wohl die am häufigsten vorkommenden Sechsfüßer in der sogenannten Mesofauna. So wird die Bevölkerung der kleinen (Mikrofauna) oder auch größeren Organismen (Makrofauna) genannt, die in unseren Böden oder Gewässern leben. Die kleinen Detritusfresser sind die am stärksten vertretene Tiergruppe in der Mesofauna unserer Böden und kommen hier gleich nach den ebenfalls stark vertretenen Milben. Springschwänze lieben Feuchtigkeit und kommen naturgemäß da am konzentriertesten vor, wo sie ideale Lebensbedingungen vorfinden. Wo Humus, Lichtverhältnisse und Humidität für Springschwänze optimal sind, kann man im Frühjahr oder an milden Wintertagen ein regelrechtes Schwarmverhalten beobachten und Springschwänze in Massen ausmachen.

Springschwänze sind auf der ganzen Welt zu Hause und können in ganz unterschiedlichen Regionen überleben. Die kleinen insektenähnlichen Lebewesen sind echte Anpassungskünstler und kommen in Wald- und Feldböden ebenso vor wie im Regenwald, an Uferzonen, in Gletschergebieten oder in Wüstengegenden. Die meisten Arten ernähren sich in oder auf dem Bodengrund von zerfallenem organischem Material und leiten einen wichtigen Beitrag zum Stoffabbau.

Wo leben die Tiere?

Der Lebensraum der Springschwänze ist hauptsächlich der Boden, sie halten sich meist in 10 cm Tiefe unter der Erde auf. Aber auch auf den Rinden vieler Bäume, in Ameisenbauten und Termitennestern und sogar auf der Wasseroberfläche sind sie zu Hause. Daher findet man Springschwänze an Küsten und in Gletschergebieten, da sie in Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit gut gedeihen. Einige Arten der Springschwänze werden auch durch Kohlenstoffdioxid angezogen.

Da ihre Cuticula über Wasser abweisende Eigenschaften verfügt, macht ihnen auch eine Überflutung des Bodens wenig aus, sie ziehen sich einfach in eine Luftblase zurück oder begeben sich zur Wasseroberfläche. Springschwänze können sogar auf dem offenen Meer überleben und Entfernungen von mehreren Hundert Kilometern überwinden. So können die kleinen Sechsfüßer auch problemlos neues Land entdecken und sich auf bislang sterilem Untergrund ansiedeln. Eis und Schnee machen Arten wie dem Gletscherfloh oder dem Schneefloh nichts aus.

Diese Springschwänze wohnen zwischen Felsritzen, Geröll oder Moos in großen Höhen oder bei Temperaturen bis zu -5° C. Auch auf vereisten Flächen finden sie Nahrung, wie zum Beispiel Pilzsporen oder Pollen. Und darüber hinaus sind arktische Springschwänze sogar in der Lage, bei -20 °C eingefroren zu überleben – mindestens 4 Jahre lang. Kein Wunder, dass die Collembolen auf eine so lange Geschichte zurückblicken können und zu den ältesten Landtieren gehören; es gibt fossile Funde von Springschwänzen, die 400 Millionen Jahre alt sind.

Übrigens:

Farbe und Aussehen der Springschwänze variieren je nach Lebensbedingungen und Lebensraum. Die oberirdisch beheimateten Arten sind dunkel, farbig gemustert oder auch behaart. Arten, die hauptsächlich unter der Erde leben, sind eher farblos, haben kürzere Antennen, weniger Einzelaugen, und die Sprunggabel ist wenig ausgebildet oder fehlt ganz.

Lebensweise & Ernährung der Springschwänze

Springschwänze ernähren sich vordringlich von pflanzlichen Stoffen, die im Zerfall befindlich sind, aber auch von Aas oder Exkrementen. Fast alle Arten gehören zu diesen sogenannten Detritusfressern oder Detritivore. Bei einigen Spezies wie zum Beispiel dem Schwarzen Wasserspringer stehen allerdings ausschließlich Algen, Pilze, Pollen und Einzeller auf der Speisekarte.

Einige wenige Springschwanzarten haben außer ihrer biologischen Bezeichnung noch einen umgangssprachlichen Namen. Dazu zählen die Agrarschädlinge wie der Luzernefloh (Sminthurus viridis) oder Springschwänze, die hauptsächlich zu bestimmten Zeiten oder an gewissen Orten vorkommen, wie der Schneefloh, der Gletscherfloh, der Schwarze Wasserspringer oder der Blumentopfspringschwanz.

Sind Springschwänze Schädlinge/Lästlinge oder Nützlinge?

Springschwänze sind in der Hauptsache als Nützlinge für die Landwirtschaft, da sie Pflanzenreste in natürlichen Dünger verwandeln. Sie tragen durch die Vertilgung organischer Rückstände wesentlich zur Humusbildung bei – daher ist ihre Anwesenheit gut für die Fruchtbarkeit der Böden in Agrar- und Gartenkulturen und fördert das Pflanzenwachstum. Unter den Springschwänzen gibt es neben den vielen Nützlingen aber auch ein paar schwarze Schafe: Der zu den Kugelspringern gehörende Luzernefloh (Sminthurus viridis) gilt beispielsweise als Agrarschädling.

Wenn die natürliche Nahrungsquelle der Springschwänze – pflanzlicher Detritus – allerdings nicht ausreicht, knabbern Springschwänze auch einmal feine lebende Wurzeln anknabbern und so zu Schädlingen für Monokulturen im Freiland oder auch für Zimmerpflanzen werden. Springschwänze haben darüber hinaus die ausgesprochen willkommene Eigenschaft, dass sie Pilzmyzelien durch Abweiden dezimieren und somit den Pilzbefall bei Saatgut und Pflanzkeimlingen vermeiden helfen. Durch ihre Rolle beim Pflanzenschutz in Agrarökosystemen zählen sie also eher zu den Nützlingen.

Kleine Helfer gegen Umweltverschmutzung

Gewisse Springschwanzarten spielen eine wichtige Rolle als Indikatoren von Bodenkontaminationen. So kommt die Art Isotomurus maculatus aus der Familie der lang gestreckten Springschwänze besonders häufig in durch Umweltverschmutzung beeinträchtigten Lebensräumen vor. Arten, die sehr sensibel auf anthropogene Störungen reagieren, helfen bei vielen Standardbodentests im Labor, Giftstoffe im Boden nachzuweisen. Der Blumentopfspringschwanz (Folsomica candida) eignet sich nicht nur hervorragend als Testtierchen, sondern gedeiht auch wunderbar unter Laborbedingungen.

Verändern die Blumentopfspringschwänze ihr Fortpflanzungsverhalten oder nehmen andere Ernährungsgewohnheiten an, lässt dies den Schluss zu, dass sich in der Erde Schadstoffe befinden. Es gibt sogar Springschwanzarten, die den Boden von Schwermetallen befreien können, indem sie sich die belastenden Moleküle buchstäblich einverleiben. Das prädestiniert sie zu Wiederbesiedlern kontaminierter Böden wie zum Beispiel Abraumhalden.

Welchen Schaden können Springschwänze anrichten und wie sieht die Bekämpfung und Vorbeugung aus?

Da sie sich von organischen Abfällen ernähren wie faulenden Pflanzenresten oder Pilzen, sind Collembolen eigentlich nützlich. Nur wenn sie sich extrem vermehren und keine Nahrung mehr finden können, greifen die Sechsfüßer auch feines Wurzelwerk oder Keimlinge von Kulturpflanzen an. Dies kann passieren, wenn übermassig mit organischem Dünger gearbeitet wird. In diesem Falle hilft beispielsweise Niempresskuchen, die Pressrückstände von Niemsamen, die Springschwänze abtöten, ohne für Menschen und andere Haustiere giftig zu sein.

Auch durch unter Wasser Setzen Ihrer Topfpflanzen können Sie Springschwänze entfernen: Nach spätestens einer halben Stunde schwimmen die kleinen Tierchen oben und können abgegossen werden. Die fraglichen Pflanzen sind dann für eine Weile mit Wasser versorgt oder können umgetopft werden. Im Gartenbeet hilft die umgekehrte Methode: Trockenheit! Allerdings haben die kleinen Sechsfüßer auch meist ohnehin genug organische Nahrung draußen und tun dem Boden eher gut.

Wie sieht die Systematik/Taxonomie der Springschwänze aus?

Eines der Ziele der Zoologie und auch der Botanik ist die Einordnung aller Lebewesen in ein Klassifikationsschema aus systematischen Kategorien. Dieser Wissenschaftszweig wird auch als Taxonomie bezeichnet. Durch die stetige Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Methoden befindet sich die Taxonomie in einer kontinuierlichen Entwicklung, und die Systematik in der Biologie mit ihren Klassen und Unterklassen hat sich im Laufe der Geschichte auch immer wieder verändert und wurde an die neuen Erkenntnisse angepasst.

Nach den traditionell gebräuchlichen Einteilungseinheiten wurden Springschwänze zu den Insekten gezählt, und wurden gemeinsam mit Fischchen, Doppelschwänzen und Beintastlern unter dem Begriff „Urinsekten“ oder flügellose Insekten (Apterygota) subsumiert.
Heute ist diese Betrachtungsweise überholt, und für die Springschwänze gelten als Klasse für sich unter den Hexapoda. Die Beintastler (Protura) gelten aufgrund gemeinsamer Merkmale als Schwestergruppe der Springschwänze. Beide Gruppen werden aufgrund ihrer fehlenden Hinterleibsanhänge als Ellipura bezeichnet (aus dem Griechischen etwa als „fehlender Schwanz“ zu übersetzen).

Springschwänze (Collembola), Beintastler (Protura), und Doppelschwänze (Diplura) werden als Entognatha bezeichnet, da ihre Mundwerkzeuge äußerlich nicht sichtbar sind, sondern sich in einer Mundtasche in der Kopfkapsel befinden. Die neuere Forschung stellt diese Sichtweise aber infrage – Funde von Fossilien und molekulargenetische Untersuchungen sehen eher eine Verwandtschaft zwischen Collembola und Kiemenfußkrebsen bzw. Kieferfußkrebsen. Der segmentierte Körperbau der verschiedenen Sechsfüßer hätte sich demnach unabhängig voneinander entwickelt. Wieder andere Untersuchungen sehen Verbindungen zwischen Collembola und geflügelten Insekten. Was also die Stammbaumanalyse unserer Springschwänze anbetrifft, gibt es noch einige Unklarheiten in der Forschung.

Schlank oder rundlich: Ist das bei Springschwänzen ein Kriterium?

Traditionell wurde die Klasse der Collembola in die Ordnung der lang gestreckte Gleichringler (Arthropleona) und die Ordnung der eher rundlichen Kugelspringer (Symphypleona) unterteilt. Ihre Kugelform verdanken Arten wie der dunkelbraune Kugelspringer (Allacma fusca) ihren verschmolzenen Hinterleibssegmenten. Mittlerweile werden die Springschwänze in 3 Hauptordnungen unterteilt, Poduromorpha, Entomobryomorpha und Symphypleona. Die Systematik bleibt aber nach wie vor umstritten.

Springschwänze: Kleine Tiere mit großer Artenvielfalt, und es ist noch kein Ende abzusehen …

Experten schätzen, dass es auf der Erde wohl an die 50.000 Springschwanzarten gibt. Beschrieben und kategorisiert wurden allerdings bisher lediglich etwa 8000 Arten. Springschwänze stellen Biologen und Evolutionsforscher vor interessante Herausforderungen. Immer noch werden neue Arten gefunden und beschrieben und bekannte Arten mittels neuer Methoden anders eingeordnet als bisher.
Bei so kleinen Tieren wie den Springschwänzen mit einer gleichzeitig extrem hohen Artenvielfalt ist eine zuverlässige Klassifizierung und Differenzierung eine schwierige und langwierige Aufgabe. Mittlerweile wird wesentlich häufiger geschaut, wie und wo die Springschwänze behaart sind bzw. Borsten besitzen, als dass Färbungsmuster zur Unterscheidung herangezogen werden. Der Fachausdruck für die Verteilung von Haaren und Borsten bei Gliederfüßern heißt Chaetotaxie. Auch die Unterscheidung einzelner Arten nach ihren Mundwerkzeugen wird versucht.

Die bei anderen Sechsfüßern vorhandenen komplexen Genitalstrukturen, die sich zur Einordnung der Arten (Taxierung) eigenen, fehlen bei Springschwänzen. Zuverlässigere Hinweise zur Differenzierung als Färbung und Muster ist die Beborstung einzelner Körpersegmente; allerdings beeinflussen Wetter und Lebensbedingungen auch das Aussehen vieler Springschwanzarten, was die Bestimmung nicht einfacher macht. Sogenannte Ökomorphosen – die Anpassung eines Organismus an ökologische Faktoren – oder Cyclomorphosen – die regelmäßige saisonale Veränderung – treten regelmäßig auf. Form und Gestalt vieler Collembolen variieren von Winter zu Sommer, sogar die Proportionen der Furca können sich ändern.

Wie pflanzen sich die Springschwänze fort?

Die kleinen Springschwänze vermehren sich geschlechtlich, und das Männchen legt zahlreiche ein an einer Art Stil befestigte Spermapakete ab, die sogenannten Spermatophoren. Das Weibchen nimmt diese dann nach und nach über den Hinterleib auf. Das Weibchen legt dann kleine Gelege auf den Boden ab, aus denen der Nachwuchs der Springschwänze schlüpft. Nach ein paar Wochen und einigen Häutungen sind die Springschwänze dann selbst geschlechtsreif, wobei sich unfruchtbare Zyklen mit einzelnen fruchtbaren Tagen abwechseln. Zu Beginn der unfruchtbaren Phase erfolgt jeweils eine Häutung.

Springschwänze sind geniale Anpassungskünstler

Die Collembolen sind übrigens in der Lage, ihre Fortpflanzung hervorragend an anzupassen. Übrigens zählen die Springschwänze nicht umsonst zu den ältesten Arthropodengruppen unserer Erde und haben rund 400 Millionen Jahre nahezu unverändert überlebt. Springschwänze sind nämlich echte Anpassungskünstler und adaptieren auch ihre Fortpflanzung an ihre jeweiligen Lebensbedingungen. Ein Weibchen passt ihre Eier nicht nur in Anzahl, sondern auch in Größe und Form an die herrschende Situation an. Gibt es Nahrung im Übermaß, legt Frau Springschwanz viele kleinere Eier ab, um einer größtmöglichen Anzahl Nachkommen das Überleben zu sichern.
Ist die Umweltsituation eher ungünstig, reduziert ein und dasselbe Weibchen die Eierzahl zugunsten der Größe, und wenige, aber dafür kräftigere Jungtiere haben auch in einer wettbewerbsintensiven Umgebung optimale Überlebenschancen.

Forscher haben allerdings herausgefunden, dass Collembola mit einer so ausgeprägten Anpassungsleistung früher sterben. Die kleinen Bodenbewohner sichern also das Überleben ihrer Art gleich durch zwei Strategien: Viele Nachkommen zu bekommen oder selbst länger zu leben. Einen Sonderfall stellt die Art Folsomia candida dar, bei der sich die Weibchen mittels unbefruchteter Eizellen parthenogenetisch, also eingeschlechtlich fortpflanzen.

2016: Ein Springschwanz wird berühmt

Bei der alljährlich stattfindenden Wahl des „Insekts des Jahres“ wurde 2016 der Dunkelbraune Kugelspringer zum Titelträger ernannt. Deutschland, Österreich und Schweiz waren sich einig, dass dem kleinen faszinierenden Springschwanz mit dem zoologischen Namen Allacma fusca dieser Titel auch einmal gebühren soll. Mit 4 mm gehört er zu den größeren Springschwanzarten und ernährt sich hauptsächlich von Algen, die er auf Baumstümpfen oder der Rinde lebender Bäume findet. Allein in Mitteleuropa gibt es 87 bekannte Kugelspringerarten.

Gibt es natürliche Feinde?

Alle Organismen sind Teil eines Nahrungsnetzes, und auch die kleinen Bewohner des Bodens sind durch diverse Fraßbeziehungen miteinander verbunden. Viele der natürlichen Feinde der Springschwänze sind ebenfalls sehr klein: Bei räuberischen Bodenbewohnern wie Milben, Raubmilben, Pseudoskorpionen, Erdläufern und anderen Hundertfüßern oder Weberknechten stehen Springschwänze regelmäßig auf dem Speisezettel. Viele Ameisen-, Käfer-, Spinnen- und Vogelarten ernähren sich ebenfalls gerne von Springschwänzen, genau wie Frösche und Eidechsen. Auch Menschen greifen für ihr Terrarium oder Aquarium gerne zu Springschwänzen als Zuchtfutter, zum Beispiel für die Aufzucht von Pfeilgiftfröschen. Dazu werden (meist tropische) Springschwänze auch im Zoogeschäft oder Versand als Futter gehandelt.

Die Fressfeinde von Collembola

Darüber hinaus haben die Springschwänze auch noch eine ganze Reihe von Fressfeinden, die ihnen die Nahrung streitig machen und dadurch ihre Überlebenschancen deutlich dezimieren. Die Larven von Trauermücken leben beispielsweise gemeinsam mit den Springschwänzen in der Erde oder dem Substrat von Blumentöpfen. Auch Milben, die sich bei höheren Temperaturen rascher vermehren als die Springschwänze fressen ihnen die Nahrung weg.

Sind Springschwänze eventuell giftig?

Wer in seinem Blumentopf oder im Gemüsebeet winzig kleine insektenähnliche Krabbeltierchen in gräulichem, braunem oder weißem Farbton entdeckt, die sich rasch bewegen und überraschend große Sprünge machen, wenn man nach ihnen greift, braucht sich keine Sorgen zu machen: Es handelt sich um Springschwänze, die zur Gattung der Hexapoden gehören, Sechsfüßer, die schon seit Millionen Jahren die Erde bevölkern. Die „Urinsekten“ leben eigentlich überall im feuchten Humus, und lieben unter anderem Blumenerde.

Springschwänze sind für Menschen absolut ungefährlich. Allerdings geben manche Springschwanzarten bei Gefahr Wehrsekrete ab, um Fressfeinde wie Milben und andere kleine Insekten zu vertreiben. Besonders Spielarten, die tiefer im Boden leben und die Fähigkeit zum Springen auch durch ihre zurückgebildete Furca nicht nutzen können, greifen zu diesem Trick.