Bestandteile des Bodens

Bestandteile des Bodens
Als Boden wird die oberste, von Organismen besiedelte Verwitterungsschicht der festen Erdrinde bezeichnet. Sie ist
aus Gestein entstanden und enthält Reste von Pflanzen und Tieren, die durch die Wirkung vieler Organismen zu
Humus geworden sind. Der Boden bildet die Grundlage für das Leben der Pflanzen und damit auch für das Leben von
Tieren und Menschen.
Er ist ein kompliziertes, aus festen, flüssigen und gasförmigen Bestandteilen zusammengesetztes Hohlraumsystem.
Die prozentualen Anteile der Bodenbestandteile können sehr unterschiedlich sein. So sind z. B. im Wüstensand fast
alle Hohlräume mit Luft, im Moorboden hingegen beinahe alle mit Wasser gefüllt.
Bodenbildung
Im Verlaufe langer Zeiträume der erdgeschichtlichen Entwicklung ist unter dem Einfluss abiotischer Faktoren wie
Wasser Temperatur und Wind sowie der Aktivität von Lebewesen durch Verwitterungspozesse aus festem Gestein
der Boden entstanden. Für den zeitlichen Ablauf der Bodenbildung und die entstehenden Bodenarten ist die
chemische Zusammensetzung des Muttergesteins bedeutsam. Auch heute finden Bodenbildungsprozesse statt.
Physikalische Verwitterung. Durch raschen Temperaturwechsel-Erwärmung und Abkühlung - verändert sich das
Volumen der Gesteine; sie dehnen sich aus und ziehen sich wieder zusammen. Dadurch entstehen Spannungen, es
kommt zur Bildung feinster Risse, das Gestein lockert sich und zerbröckelt allmählich. Wenn in die Risse Wasser
eindringt, dann nimmt bei Frost das Volumen des Wassers beträchtlich zu, die Risse werden vergrößert, das Gestein
wird in kleine Teilchen zersprengt. Spaltenfrost und Wärmeverwitterung verursachen also die fortschreitende
Zerkleinerung des Gesteins.
Sandboden
Moorboden
Verwittertes
Gestein
Die so entstandenen Teilchen können vom Wasser und vom Wind fort getragen werden, dabei reiben sie das Gestein
weiter ab. Mit fortschreitender physikalischer Verwitterung werden die Teilchen immer mehr zerkleinert. Infolgedessen
werden die Angriffsflächen für chemische Veränderungen immer größer.
Chemische Verwitterung. Diese Verwitterungsprozesse werden durch chemische Reaktionen zwischen
Gesteinsbröckchen, Wasser und schwachen Säuren verursacht. Saurer Regen beschleunigt die Verwitterung.
Wasserlösliche Verbindungen, zum Beispiel manche Calciumsalze, werden aus dem Gestein herausgelöst und
abtransportiert. Unlösliche Verbindungen, z. B. Silikate, bleiben zurück. Das in der Luft enthaltene Kohlenstoffdioxid
verbindet sich mit Wasser zu Kohlensäure. Die chemischen Umwandlungen in den Gesteinsbröckchen verlaufen
unter dem Einfluss dieser schwachen Säure. Als neue Stoffe mit neuen Eigenschaften entstehen Tonverbindungen.
Die Menge der gebildeten Tone ist ein wesentlicher Faktor für die Bodenfruchtbarkeit. Ein vollständig verwitterter
Boden besteht nur noch aus Tonen. Die Böden in unseren Breitengraden sind nicht vollständig verwittert, sie
enthalten noch einen größeren Anteil mineralischer Bestandteile, z. B. Feinsande.
Biotische Verwitterung. Die Tätigkeit von Lebewesen verursacht biotische Verwitterungsprozesse. Erstbesiedler
(Pionierpflanzen) auf Gesteinen sind in der Regel Flechten. Sie bestehen aus niederen Pilzen, die in Symbiosen mit
Grünalgen oder Cyanobakterien („Blaualgen") Leben. Durch Säuren, die von den Flechten ausgeschieden werden,
wirken sie auflösend und zersetzend auf das Gestein. Die Pilzfäden mancher Flechten können auch in
Gesteinsspalten eindringen und dadurch deren Gefüge lockern. Bei der Verwesung abgestorbener Flechten
anfallende organische Stoffe können in Humus umgewandelt werden. Später können sich Moose ansiedeln, deren
Rhizoide sich in kleinen Gesteinsspalten verankern. In den Moospolstern kann sich durch den Wind angewehte
Erde sammeln. Moose dienen Kleintieren (z. B. Einzellern, Milben, Insektenlarven, Tausendfüßern) als Lebensraum
und Unterschlupf und schaffen auch für andere Pflanzen die Möglichkeit der Ansiedlung. Die Wurzeln von
Samenpflanzen sind in der Lage, in kleinste Hohlräume des Gesteins einzudringen und es da durch zu lockern. Von
den Wurzelhaaren ausgeschiedene Säuren bewirken chemische Veränderungen des Gesteins.
Umlagerung der Verwitterungsprodukte. Die durch physikalische, chemische und biotische Verwitterung
entstandenen Bodenteilchen können durch Wasser, Wind oder die Schwerkraft verlagert werden. Das Wasser
schwemmt sie fort, bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten sinken feste Bestandteile entsprechend ihrer Korngröße zu
Boden. Auf diese Weise werden von Flüssen jährlich Millionen Tonnen Feststoffe transportiert, die sich vor allem in
den Flussmündungen absetzen. Der Rhein transportiert z. B. jährlich etwa 4 Mill. t festes Material; der Mississippi
sogar 370 Mill. t. In Gegenden mit wenig Niederschlägen werden die Verwitterungsprodukte durch den Wind
umgelagert (z. B. Sandstürme in der Wüste, Sandverwehungen an Stränden).
Humusbildung
Humus entsteht durch den Abbau der Reste von Lebewesen. Bodentiere zerkleinern sie zunächst. Die organische
Substanz abgestorbener Lebewesen sowie der Kot werden durch die Stoffwechseltätigkeit von Mikroorganismen (z.
B. Bakterien, Schimmelpilze) und Hutpilzen abgebaut (Bild 8/1, 9/2).
Dabei werden die Nährstoffe und Energie liefernden Bestandteile (Nährhumus) von diesen „Zersetzern" (Destruenten)
zum Aufbau ihrer körpereigenen Stoffe (Bildung von Biomasse) oder zur Energiefreisetzung (Dissimilation) verwendet
(Bild 9/1). Ein Teil der organischen Stoffe wird vollständig zu Wasser, Kohlenstoffdioxid und Mineralsalzen abgebaut.
Schwer zersetzbare Stoffe wie Cellulose und Lignin (Holzstoff werden durch chemische Umsetzungen in Dauerhumus
(Humusstoffe) umgewandelt.
Humusstoffe bedingen die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens. Die Humusteilchen verkleben
mit den Sand- und Tonkörnchen des Bodens zu Krümeln. In Böden ohne oder mit wenig Dauerhumus liegen die
Sand- oder Tonkörnchen einzeln vor (s. Tabellen und Bild 9/2-3).
In Wäldern kann man den Vorgang der Humusbildung leicht beobachten. Er ist am Ausmaß der Verrottung der von
den Bäumen gefallenen Laubmasse erkennbar. Die Laubblätter bzw. Nadeln verschiedener Baumarten in der
Laubstreu eines Waldbodens werden durch die als Zersetzer wirkenden Bodenorganismen mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten abgebaut (s. Tabelle). Dadurch kommt es, dass in der Laubstreu meist Laubmasse mehrerer
Jahre vorhanden ist (Bild 10/1). Durch Siebung der Laubstreu kann man Humusproben gewinnen.
Bodenarten
Die Bodenstruktur wird vor allem durch die Korngrößen des Materials bestimmt, das bei der Verwitterung entstanden
ist (s. Tabelle).
Die meisten Böden bestehen aus Mischungen von Mineralien verschiedener Korngröße. Danach werden die
Bodenarten unterschieden (Exp. 8 und 9).
Böden kommen nicht in „reiner" Form vor, sondern als Mischböden. Dazu gehören Sandboden, lehmiger Sand,
sandiger Lehm, Lehm, lehmiger Ton und Ton (Bild 10/2). Eine Sonderform sind die kalkhaltigen Böden, die aus
kalkhaltigen Gesteinen (Kalkstein, Dolomit, Marmor) entstehen. Sandige Böden sind aus Quarzgesteinen (Sandstein,
Quarzit), Lehm- und Tonböden aus Silikatgesteinen (Schiefer, Granit, Gneis) entstanden.
Bodenprofile
Betrachtet man an einer frisch ausgehobenen Baugrube den Boden, so kann man eine mehr oder weniger deutliche
horizontale Schichtung erkennen. Diese Schichten werden als Bodenhorizonte bezeichnet. Das Bodenprofil ist eine
Abfolge von Bodenhorizonten (Bild 11/1-4). Die oberste Schicht - der so genannte A-Horizont - ist etwa 10 cm bis 20
cm dick. Sie ist meist locker, mehr oder weniger humusreich und braun bis schwarz gefärbt. Der A-Horizont ist
ausreichend mit Luft, Wasser und thermischer Energie versorgt. Er enthält den größten Teil der organischen Stoffe
und ist Lebensraum der meisten Bodenorganismen. In dieser Schicht sind die anorganischen Materialien am
stärksten verwittert.
Die folgende Schicht, der Unterboden oder B-Horizont, ist dichter und fester, seine Farbe ist gelblich bis braun. Er
enthält weniger organische Stoffe und die anorganischen Stoffe sind noch nicht so stark verwittert wie im A-Horizont.
Er wird auch als Einwaschungshorizont bezeichnet, da gelöste Stoffe aus dem A-Horizont mit dem Wasser nach
unten transportiert werden. Wurzeln tief wurzelnder Pflanzen reichen in diese Schicht hinein.
Die dritte Schicht ist der Rohboden oder C-Horizont. Er besteht aus zerbrochenem und verwittertem Gestein, dem
Ausgangsmaterial für die Bodenbildung.
Aufgaben:
1. Erläutere das Zusammenwirken von Wärme und Kalte und Wasser bei der physikalischen Verwitterung von
Gestein.
2. Erläutere die Wirkung des Wassers bei der Verwitterung!
3. Entwickelt einen Steckbrief von Flechten.
4. Flechten werden als „Pionierpflanzen“ bezeichnet. Begründe diese Bezeichnung.
5. Schreibe einen Vergleich der chemischen und biotischen Verwitterung.
6. Erkläre die Humusbildung.
7. Vergleiche verschiedene Bodenarten.