Natur und Technik Vom Fels zum Humus
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Schulfernsehen Schulfernsehen Natur und Technik Vom Fels zum Humus Ein Film von Ergün Cevic & Hermann Deger Beitrag: Simon Demmelhuber, Volker Eklkofer & Siegfried Tschauder Inhalt Boden ist mehr als ein Stück Land, auf dem wir uns bewegen, Gebäude, Straßen und Plätze errichten. Fruchtbarer Boden ist ein Wunder der Natur, eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Entstehung und den Erhalt von Leben überhaupt. Er versorgt Pflanzen mit Nährstoffen, gibt ihnen Halt und beherbergt eine Unzahl unterschiedlichster Kleinlebewesen, die sich von abgestorbenen pflanzlichen oder tierischen Resten ernähren. Ein ausbalancierter Kreislauf des Lebens Aus Wurzeln, Blättern, Nadeln, Ästen, toten Tieren und dem Kot der Bodenbewohner entsteht im Lauf der Zeit Humus, eine besonders fruchtbare, nährstoffreiche Deckschicht aus schwarzer Erde. Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen zersetzen den Humus, bis alle Bodenbestandteile in Wasser, Kohlendioxid und Mineralien aufgelöst sind. Jetzt können die Pflanzen mit ihren Wurzeln die nahezu vollständig mineralisierten Nährstoffe des Bodens aufnehmen und wachsen. Ihre Blätter und verrottenden Überreste steigern das Nahrungsangebot für mehr Bodenlebewesen, die verstärkt Humus produzieren und so den Pflanzen© Bayerischer Rundfunk wuchs zusätzlich begünstigen: Ein perfekter Kreislauf, der sich selbst reguliert! Das elementare Mahlwerk der Zeit Doch woher kommt der Boden? Wie konnte er wachsen auf einem Planeten, der anfangs aus Gas, glutflüssiger Schmelze und einem allmählichen erstarrtem Gesteinsmantel bestand? Genau dieses Ausgangsgestein steht am Beginn der Bodengeschichte. Nachdem es erkaltet war und sich zu Gebirgen aufgefaltet hatte, setzte ein Jahrmillionen währender Prozess physikalischer, chemischer und biologischer Verwitterung ein. Wärme, Kälte, Wasser, Regen, Eis und Druck zerkleinerten den massiven Fels. Hitze dehnte ihn aus, Frost ließ ihn schrumpfen, Säuren und Salze zersetzen seine Oberfläche, Risse und Spalten brachen ihn auf. Nun konnte Wasser eindringen, das im Winter zu Eis gefror und durch seine Volumenausdehnung den mehr und mehr zermürbten Fels aufplatzen ließ. Auf- und Abbaukräfte im Gleichgewicht Wasser und Gletscher schoben das verwitterte, aber noch immer sehr grobe, kantige Gestein talwärts. Auf diesen "Hobelbänken" wurden die ab1 Schulfernsehen Schulfernsehen gesprengten Brocken weiter zermahlen und geschliffen, bis sie sich zuletzt in den Ebenen als Kiesel und feiner Sand ablagerten. Chemische Verwitterungsprozesse und Mikroorganismen trugen zur Porenbildung bei, die nun eine vermehrte Durchmischung mit Wasser und Luft förderte. Gelöste Mineralien, gespeicherte Feuchtigkeit und Sauerstoffeinschlüsse begünstigten die Besiedlung mit Pflanzen, deren modernde Reste von Pilzen Bakterien, Würmern, Schnecken, Asseln und anderen Bodenlebewesen gefressen, verdaut und ausgeschieden werden. Aus den Zersetzungsprodukten wächst eine Humusschicht heran, die für immer mehr und größere Pflanzen sowohl Halt als auch Nahrung bietet: Ein Kreislauf hat sich eingespielt, der Leben spendet und aufrecht erhält. Das Werk der Erosion Kalkstein löst sich im Wasser auf. Auf Kalksteinfelsen bilden sich dadurch Rinnen und Spalten. Über Jahrtausende und Jahrmillionen haben sich aufgrund dieser chemischen Verwitterung Kunstwerke der Natur gebildet wie die Tropfsteinhöhlen. Der Wind bearbeitet die Oberflächen der Felsen. Den feinen Staub trägt er hinunter in die Täler. Die Sandteilchen schleifen die Oberflächen der Felsmassive ab. Alle diese Kräfte sind immer Bodenmissbrauch gefährdet uns alle Obwohl wir allen Grund dazu hätten, achtsam mit dieser wertvollen Ressource umzugehen, schinden und missbrauchen wir sie. Immer mehr fruchtbares Erdreich wird versiegelt, vermüllt, vergiftet, verbaut und vergeudet. Noch trägt und erträgt uns der Boden. Fragt sich nur, wie lange! Fakten im Stillen am Werk. Aber manchmal spüren wir die Wirkungen ganz deutlich. Starker Regen und Gebirgsbäche führen das zerkleinerte Gestein mit sich in die Täler. 1. Physikalisch, chemische Verwitterung Am Anfang der Bodenbildung steht die Zerstörung des Felsens. Wärme, Kälte, Wasser, Re- gen, Eis und Druck wirken auf dieses Massiv, das unveränderlich zu sein scheint. Wärme dehnt das Felsmassiv, Kälte lässt es schrumpfen. Dies wirkt zermürbend auf das Gestein. Es zerbröselt regelrecht. Risse und Spalten entstehen. Wasser dringt tief in das Gestein ein. Gefriert es zu Eis, nimmt das Volumen zu und sprengt den Fels. Das nennt man Frostsprengung. © Bayerischer Rundfunk 2. Gesteinsabtrag und -verlagerung Oben im Gebirge ist das Gestein noch groß und kantig. Je weiter das Gestein mit dem Wasser bergab rollt, umso mehr wird es zerkleinert und geschliffen, bis es unten in den Ebenen zu Kiesel geworden ist und schließlich zu feinem Sand zermahlen wird. Auch Gletscher transportieren verwittertes Gestein mit sich. Gletscher sind riesige Eismassen, die wie ein gefrorener Fluss im Zeitlupentempo vom Hochgebirge ins Tal fließen. Die 2 Schulfernsehen Temperatur der Erde hat sich während tausenden von Jahren verändert. So gab es Zeiten, in denen fast die ganze Erdoberfläche vereist war. Während der Eiszeiten haben sich vermehrt Gletscher gebildet. Im Eis der Gletscher sind große und kleine Gesteinsbrocken sowie feiner Sand eingeschlossen: Das sind verwitterte Felsen. Das zerkleinerte und frei geschürfte Gesteinsmaterial fließt mit dem Gletscher mit. Gleichzeitig hobelt und schleift diese Mischung den Boden unter dem Gletscher. Grob- und Feinschliff durch Gletscher Gletscher transportieren Gesteine und formen gleichzeitig die Landschaft. Durch die Fließbewegungen der Gletscher entstanden an B e r gh ä n ge n und Tälern Mulden und Seen. Wenn die Gletscher abtauen, hinterlassen sie Schuttwälle. Vom Felsbrocken bis zum feinsten Sand: die Moränen. Der Wind verweht den feinen Sand und verteilt ihn so über das Land. Über den Moränen bilden sich neue Böden. 3. Der Kreislauf von Bodenlebewesen und Pflanzen Pflanzen leben von den Nährstoffen im Boden. Ihre abfallenden Blätter und Äste sind Baumaterial für neuen Boden. Bodenlebewesen fressen die Pflanzenreste. Aus den verwesenden Pflanzenresten und dem Kot dieser Tiere entsteht Humus - das ist fruchtbarer Boden. Schulfernsehen diese Nahrungsstoffe des Bodens wieder aufnehmen. Die Pflanzen wachsen. Ihre Blätter fallen wieder auf den Boden und dienen den Bodenlebewesen wieder als Nahrung: ein perfekter Kreislauf der Natur. Eine lockere Sache Durch die kleinen, fleißigen Arbeiter wird der Boden gelockert: die Korngröße des Bodens verändert sich. Es bilden sich Poren; Wasser und Luft haben nun auch Platz. Das ist wichtig für die Fruchtbarkeit des Bodens. Wie gut die Pflanzen wachsen und wie gut unsere Ernte ausfällt, hängt also stark von der Tätigkeit der Bodenlebewesen ab. 4. Grundschema von Bodenprofilen Geht man vom Hochgebirge ins Tal, kann man beobachten wie der Boden entstanden ist: Ganz oben im Hochgebirge, auf nacktem Fels, wachsen nur „Überlebenskünstler“ wie zum Beispiel das Gipskraut oder der blaugrüne Steinbrech. Weiter unten wachsen schon mehr Gräser und Blumen. Gut durchgemischt Über dem Gestein bildet sich eine Humusschicht. Hier leben die meisten Bodenlebewesen. Weil es Nahrungsquelle Boden Vom Humus ernähren sich auch noch kleinere Lebewesen. Durch sie wird der Boden zunehmend weiter aufgelöst und durchmischt. Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen zersetzen den Humus so weit, bis alle Bodenbestandteile in Wasser, Kohlendioxid und Mineralien aufgelöst sind. Jetzt können die Pflanzen mit ihren Wurzeln © Bayerischer Rundfunk so fruchtbar ist, breiten Pflanzen hier gerne ihre Wurzeln aus. Je weiter wir ins Tal hinabsteigen, umso dicker wird der fruchtbare Oberboden. Pflanzen und Bodenlebewesen haben gute Arbeit geleistet. Im Lauf der Zeit bildet sich unter dem Oberboden eine Durchmischungsschicht. Verwittertes Gestein und nach unten verlagerter Humus durchmischen sich. 3 Schulfernsehen Schulfernsehen Böden sind sehr unterschiedlich. Das hängt von der Lage, dem Klima, dem Grundwasser, der Wurst ausrollen kann, hat man es mit Tonboden, sandigem Lehmboden oder reinem Lehmboden zu tun. Lässt sie sich nicht ausrollen, handelt es sich um einen Sandboden. Fühlen Der Bindigkeitstest unterscheidet Sand und lehmigen Sand: Bleibt er an den Fingern kleben ist der Boden bindig und gehört der Gruppe der lehmigen Sande an. Wenn er nicht bindet und nicht formbar ist, gehört er zur Gruppe der Sande. Schwach lehmiger Sand bleibt in den Handlinien haften. Sandiger Boden haftet nicht an den Händen. Nutzung durch den Menschen und dem Ausgangsgestein ab. Deshalb sehen Bodenprofile überall in Bayern verschieden aus. 5. Bodenexperimente mit Schülern Mit einem Spaten oder einem Erdbohrer kann man Bodenproben entnehmen. Bodenarten lassen sich gut mit den Sinnen unterscheiden. An der Farbe kann man Humusgehalt, Eisenverbindungen und Sauerstoffgehalt erkennen. Grundsätzlich gilt: Dunkle Böden haben einen größeren Humusanteil und sind deshalb fruchtbarer. Riechen Mit der Nase kann man sehr leicht Moorböden von anderen Böden unterscheiden: Sie stinken nämlich. Wenn man eine Bodenprobe zu einer Hören Quetscht man die Bodenprobe und hört ein Knirschen handelt es sich um sandigen Lehm. Knirscht die Probe nicht, handelt es sich um Lehm- oder Tonboden. Glanz und Mattigkeit der Oberflächen geben weiter Aufschluss: Ist die Gleitfläche matt ist es Lehmboden. Ist die Gleitfläche schwach glänzend ist es toniger Lehm. Glänzt die Oberfläche gehört er zur Gruppe der Tone. Schmecken Bodenforscher haben Böden zum Fressen gern: Knirscht die Probe beim Beißtest, so handelt es sich um lehmigen Ton. Ist nichts zu hören, dann ist es Tonboden. Dem Menschen schmeckt der Boden nicht, aber alles Leckere stammt letzten Endes vom Boden. Didaktische Hinweise Die Sendung ist für den Einsatz im Fach Natur und Technik und für den Geographieunterricht am Gymnasium ab der 5. Jahrgangsstufe geeignet. Lehrplanbezüge (Bayern) Natur und Technik 5. Jgst. 5.1 Schwerpunkt Naturwissenschaftliches Arbeiten Teilchenvorstellung und Energiewandel (Atom, Molekül, Element, Verbindung, Periodensystem) 5.1.1 Themenbereiche und Konzepte Boden und Gestein: Mineralien, Fossilien, Bodeneigenschaften, Bodenlebewesen, Erosion, Landwirtschaft, Düngung und Pflanzenwachstum, Humusbildung (Verwitterung von Felsböden, Humuskreislauf) Geographie 5. Jgst. 5.2 Naturräume in Bayern und Deutschland © Bayerischer Rundfunk 4 Schulfernsehen Schulfernsehen Alpen und Alpenvorland: Entstehung und Überformung, Gefährdung (Entstehung der Alpen, Gesteine der Alpen) 5.3 Ländliche Räume in Bayern und Deutschland Agrarräume an ausgewählten Beispielen: Bedeutung von Temperatur, Niederschlag und Bodeneigenschaften (Kriterien für Bodenqualität) Arbeitsblätter Overheadfolien / Kopiervorlagen Overheadfolie 1: Aufbau des Bodens – Vorlage mit Textlücken Overheadfolie 2: Aufbau des Bodens - Vorlage komplett Overheadfolie 3: Verwitterung von Gestein - Vorlage mit Textlücken Overheadfolie 4: Verwitterung von Gestein - Vorlage komplett Suse Sausewind Suse war in den Ferien mit ihren Eltern schon in vielen Ländern. Sie sah verschiedene Böden, die sehr fruchtbar waren, aber auch andere, auf denen fast nichts wachsen wollte. Nun versucht sie sich daran zu erinnern, welche Voraussetzungen nötig sind, damit ein Boden fruchtbar ist. Anleitungen für Experimente Anleitung 1: Bodenproben entnehmen Anleitung 2: Bodenarten erkennen Kreuzwortpuzzle Vorlage Lösung Links http://www.gidw-os.nibis.de/Bodenweb/eigensch/arten.htm Auf diesen Seiten sind die nötigen Informationen sehr übersichtlich dargestellt. http://www.LfL.bayern.de/iab/boden/bodenprofile.htm Die bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft bietet eine reichhaltige Sammlung von Bildern bayerischer Bodenprofile an. http://www.bodenwelten.de/bodenframe.htm Internetportal „Bodenwelten“ http://www.bodenwelten.de/bod_schule.htm Unterrichtsrelevante Angebote zum Thema „Boden“ des Internetportals „Bodenwelten“ http://lernarchiv.bildung.hessen.de/sek_i/biologie/themen/oeko_zusammenhaenge/boden/index.html Unterrichtseinheiten zum Thema „Boden“ des Hessischen Bildungsservers © Bayerischer Rundfunk 5
