Grundwasser

Grundwasser
Wasserwirtschaftliche Funktionen des Bodens
Bodennutzung in der Landwirtschaft
Grundwasserleiter in Westmittelfranken
Stoffeinträge aus der Fläche
Altlasten - eine Gefahr für das Grundwasser
Der belebte Boden mit den darunterliegenden
Schichten bildet von Natur aus einen wirkungsvollen
Schutz. Das natürliche Reinigungsvermögen dieser
Filterschichten ist jedoch nicht unerschöpflich.
In den letzten Jahren war im Grundwasser ein
stetiges Ansteigen der Belastungen zu beobachten.
Grundwasserschäden sind Langzeitschäden.
Die Belastungen sind oft zunächst nicht oder nur an
anderer Stelle festzustellen und nur aufwendig und
langwierig sanierbar. Diese langanhaltende
Verunreinigung lässt den Grundwasserschutz zu
einem elementaren Erfordernis der Daseinsvorsorge
werden.
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Biologie
Fachbereich Biologie
Allgemein
Projekt
Projekt „Biotop“
Projekt 2
Nun folgt ein Beispielprojekt, dass von Schüler des GK Biologie 12 angefertigt wurde:
Im Rahmen des Biologieunterrichts der 12 / 1 zum Thema Ökologie waren wir ( Anisja Maschler, Stefanie P
Anne Finke ) aufgefordert, ein naturbelassenes Biotop in unserer Gegend nach ökologischen Faktoren und
und Verbindungen bzw. Wechselbeziehungen dieser aufzuzeigen.
Unser Biotop befand sich an der Grenze zwischen Hohen Neuendorf und Birkenwerder und wird als Teerofe
Die untersuchten Faktoren beschränkten sich auf folgende:




Temperatur
Niederschlag
Bodenprofil
PH-Wert des Bodens



Lichtintensität
Vorkommende Tiere
Vorkommende Pflanzen
Um dies tun zu können , untersuchten wir die Gegend , bestimmten sowohl die 5 Tiere und 15 Pflanzen und
schließlich. Den Niederschlag bestimmten wir mit einem Niederschlagsmesser, den wir 1 Woche lang in uns
ebenso wurde die Temperatur im Zeitraum einer Woche und täglich 3 Mal am Boden sowie in 2m Höhe gem
und pH- Wert zu bestimmen entnahmen wir 2 Bodenproben, die wir später untersuchten. Die Ergebnisse tru
Facharbeit mit Protokollen, dem Herbarium und vielen Diagrammen und Skizzen zusammen. Um euch eine
gewähren, stellen wir euch unsere Ergebnisse noch einmal kurz vor.
Pflanzen:
Der untersuchte Ausschnitt unseres Biotops befindet sich im Uferbereich sowie in dem angrenzenden Natur
in Hohen Neuendorf. Nach Besichtigung des weiträumigen Naturraums suchten wir uns einen gut zugänglic
Vielzahl verschiedenartiger Pflanzen. Aufgrund der Beliebtheit dieses Gebietes Hunde dort auszuführen, wa
Untersuchungsquadrat mit Absperrband abzugrenzen. Deshalb beschlossen wir die Eckpunkte zur Markieru
versehen. Anschließend sammelten wir Pflanzen zur Bestimmung und Herbarisierung. Diese Pflanzen verte
Schichten bis auf die der Moosschicht und beschränkten sich auf folgende:















Weißer Klee
Brennnessel
Spargelkraut
Diestel
Gemeiner Hopfen
Goldrute
Sonnenhut
Robinie
Gemeine Schneebeere
Hagebutte
Gemeiner Schneeball
Brombeere
Eschenahorn
Spitzahorn
Gemeine Birke
Nachdem wir die Pflanzen bestimmt haben, suchten wir in Pflanzenführern individuelle, charakteristische M
Pflanzen heraus um ihre Anforderungen an die Umwelt zu erfahren, um diese später mit anderen Faktoren
bringen zu können. Besondere Merkmale aller oder vieler der oben genannten Pflanzen waren , dass sie fe
wasserdurchlässigen Boden, sowie Standorte in der Sonne oder im Halbschatten zum Überleben benötigte
Pflanzen aufgrund ihrer langen Blütezeit eine gute Bienenweide darstellten. Im Nachfolgenden haben wir un
einzelnen Schichten in einem Diagramm kategorisiert, sowie ihren Höhen und geschätzten Deckungsgrad a
bezogen in einer Tabelle angegeben.
Datum: 24.10.02 Ort: Hohen Neuendorf / Am Teerofenpfuhl Neigung: 0 %
Deutscher Name
Familie
Deckungsgrad in
geschätzten %
Höhe
( m)
Schi
Weißer Klee
Brennnessel
Spargelkraut
Diestel
Schmetterlingsblütler
Lippenblütler Liliengewächse
Doldenblütler Hanfgewächse
Korbblütler
Korbblütler
2
0,1
Krau
38
< 0,8
Krau
2
< 0,8
Krau
1
0,75
Stra
1
<8
Stra
Gemeiner Hopfen
Schmetterlingsblütler
Geißblattgewächse
Rosengewächse
Goldrute
Geißblattgewächse
5
1,30
Stra
Sonnenhut
Rosengewächse
Ahorngewächse
Ahorngewächse
Birkengewächse
5
1,50
Stra
2
1,10
Stra
Gemeine Schneebeere
2
1,30
Stra
Hagebutte/Wildrose
3
2,00
Stra
Gemeiner Schneeball
2
1,80
Stra
Brombeere
3
1,20
Stra
Eschenahorn
5
11,0
Baum
Spitzahorn
7
9,00
Baum
Gemeine Birke
5
15,0
Baum
Robinie/falsche Akazie
Feuchtwiesen / Feuchtwald
Beobachtete Tiere waren unter anderem :





der Regenwurm
die rote Wegschnecke
der Grasfrosch
die Stechmücke
Die Amsel
Ihre Anforderungen waren übereinstimmend an Feucht- und Waldgebiete gerichtet, ähnlich wie bei den Pfla
Die abiotischen Umweltfaktoren:
Als abiotische Umweltfaktoren sind alle physikalischen und chemischen Eigenschaften der Umwelt zu beze
Wasser ( Wassergehalt der Luft etc.) , das Klima (Strahlung, Lufttemperatur, Niederschlag, Luftfeuchtigkeit,
das Licht (als Energiequelle und Reiz), die Beschaffenheit des Bodens (Körnung, Struktur, Feuchtigkeit, PH
Zusammensetzung, Humus, geologisches Ausgangsmaterial), das Relief ( Hangrichtung und -neigung, Lag
chemische Faktoren ( Nährstoffe, Spurenelemente, Kohlendioxid- und Sauerstoffkonzentration, Gift und Sch
einige mechanische Faktoren ( Wind, Schneelast etc.).
Im Rahmen unserer Ökologie-Projektarbeit haben wir nur einige ausgewählte Umweltfaktoren genauer unte
Dazu gehört die Beschaffenheit des Bodens (Bodenart, Korngröße, PH-Wert des Bodens, Bodenprofil) und
Lichtintensität, Temperatur).
Den Umweltfaktor Klima, der von uns aufgeteilt wurde in die Niederschlagsmenge, die Temperatur am Bod
die Lichtintensität, bearbeiteten wir mit Hilfe von zahlreichen Messungen.
Um die Niederschlagsmenge zu ermitteln stellten wir einen Niederschlagsmesser an unserem Biotop auf un
jeden Tag den Wert des Niederschlags ab. Um unsere Werte anschaulich darzustellen haben wir eine Tabe
nächsten Seite zu finden ist:
Niederschlagstabelle:
Tag Niederschlagsmenge
in mm pro m²
1
0
2
0
3
0
4
15
5
1
6
8
7
5
Man kann deutlich erkennen, dass es in den ersten drei Tagen keinen Niederschlag gab, was Auswirkungen
hatte. Am Tag 5 gab es einen großen Niederschlag. Doch auch am Tag 8 und 7 ist ein deutlicher Niedersch
gewesen. Am Tag 5 war dagegen nur ein geringer Niederschlag zu notieren.
Um die Temperatur in 2m Höhe und am Boden zu ermitteln, haben wir sieben Tage lang jeden Tag dreima
unserem Biotop gemessen. Um die Ergebnisse der Temperaturen übersichtlich darstellen zu können, haben
angefertigt. Das erste stellt den Temperatur verlauf am Boden dar , das zweite in der Höhe.
Aus der Temperaturtabelle lässt sich deutlich erkennen, dass es stetig kälter wurde ( siehe Diagramm ). Die
Herbsttemperaturen um die 11°C, wurden abgewechselt von kühlen Temperaturen um die 4°C. Des weitere
Tabelle entnehmen, dass die Temperaturen um ca. 19 Uhr am Boden deutlich höher waren als in 2m Höhe
also gespeichert. Weiterhin gab es keine großen Schwankungen zwischen den morgendlichen- und den ab
Um die Lichtintensität zu messen sollten wir diese an unserem Biotop mit einem Luxmeter ermitteln. Da uns
ein solches Messgerät nicht zur Verfügung stand, haben wir die Sonneneinstrahlung abgeschätzt. Unseren
Sonneneinstrahlung an unsrem Biotop relativ hoch. Zu diesem Ergebnis kamen wir, da keinerlei hohe Bäum
des Lichts zu unserem Biotop versperren, lediglich die Ost- Seite von einer Baumgruppe ( Eschenahorn , S
Birke) verdeckt wird. Daher ist die Sonnenstrahlung am Vormittag auf unser Biotop nur begrenzt möglich, je
ab dem Mittag bis zum Abend sehr intensiv. Demnach muss die Lichtintensität im gesamten Biotop hoch se
Ein weiterer abiotischer Faktor ist der Boden, den wir untersucht haben. Nachdem wir das Profil unseres
geographisch der gemäßigten Klimazone zugeordnet hatten, fanden wir heraus, dass es sich um eine Braun
wir einen A-B-C-Horizont feststellten.
Ebenfalls war es erforderlich den Boden hinsichtlich der
Korngröße zu untersuchen. Dabei stellten wir, wie auch deutlich aus dem
Diagramm ersichtlich ist, dass unser Boden hauptsächlich die kleinste
Korngröße aufwies (<1,5 mm), die zu messen war. Objekte, die in den oberen
Schichten stecken blieben, waren z.B. Kiesel,
kleine Wurzeln und Holz. Daraus ergibt sich, dass unser Boden einen
Sandboden darstellt.
Um die Bodenreaktion unseres Biotops zu bestimmen, führten wir ein
Experiment zur Bestimmung des pH- Wertes durch. Aus den
Untersuchungsergebnissen ging hervor, dass es sich um einen schwach sauren
Boden handelt .
Die biotischen Umweltfaktoren:
Die Einflüsse der belebten Umwelt sind als biotische
Umweltfaktoren zu bezeichnen.
Es sind damit alle Beziehungen zwischen Lebewesen,
die direkt oder indirekt auf einen Organismus einwirken
können, gemeint. Diese Umweltfaktoren können in
intraspezifische (innerartliche) Faktoren und interspezifische
(zwischenartliche) Faktoren eingeteilt werden.


intraspezifische Faktoren: Tierverbände, Territorialität, Konkurrenz
interspezifische Faktoren: Episitismus (Räuber-Beute-Beziehungen), Parasitismu
Zusammenleben verschiedener Organismen zum Vorteil des einen Partners und a
anderen), Kommensalismus (einseitiges Nutznießertum, bei dem der eine Partner
Vorteil hat, ohne den anderen zu schädigen), Symbiose (das Zusammenleben von
verschiedener Art zu beider oder wechselseitigem Nutzen), Konkurrenz ( Quelle :
77 )
Man unterscheidet in intraspezifische und interspezifische Konkurrenz, je nachdem ob der Einfluss von Indiv
oder einer anderen Art ausgeht. Des weiteren gehören selbstverständlich auch die Einflüsse des Menschen
Umweltfaktoren.
Der wichtigste Teil der Facharbeit bestand in den Zusammenhängen zwischen den einzelnen untersuchten
herausfinden und darstellen sollten.
Wechselwirkungen zwischen abiotischen und biotischen Faktoren
Aufgrund der Licht- und Bodenverhältnisse unseres Biotopausschnittes ist eine Moosschicht so gut wie gar
sind Moose sehr anspruchslose Pionierpflanzen, die sich auf unserem, als schwach sauer getestetem Bode
würden, dennoch vertragen sie die hohe Lichtintensität, die unser Untersuchungsobjekt aufweißt, nicht. Die
Verhältnisse des Bodens wirken sich somit auf dort wachsende Pflanzen aus. Demnach ist anzunehmen, da
gesammelten und bestimmten Pflanzen einen solchen pH-Wert bevorzugen bzw. sich an diesen angepasst
Charakteristiken einzelner Pflanzen wie zum Beispiel die des Eschenahorns. (Bevorzugen sie normalerweis
so kann sich ihre Anpassung auf ihren gesamten Wuchs auswirken. So stellten wir fest, dass einige Pflanze
Robinie, nicht die volle Größe aufwiesen, die sie im Optimalfall erreichen würden. Dies kann jedoch auch da
am Anfang ihres Entwicklungsstadiums standen.). Auch die hohe Bodenfeuchtigkeit, die sich aus dem in de
Pfuhl und auch dem Niederschlag ergibt, und die weitere Beschaffenheit des Bodens ist für die Pflanzen, di
notwendig. Außerdem bevorzugt ein Großteil einen halbdurchlässigen bis durchlässigen Boden (Gemeiner
Diestel), der demnach gegeben sein müsste ( Dies wird aus unseren Untersuchungen zum Boden zwar nic
der Regenwurm zur Mischung, Lockerung und Durchlüftung wesentlich bei.) Zu beachten ist auch, dass sich
die Pflanzen, sondern auch die Pflanzen auf den Boden auswirken. Beispielweise besitzen Schmetterlingsb
Hilfe der Wurzelsymbiose den Luftstickstoff zu verwerten. Somit tragen sie zur erheblichen Verbesserung de
Robinie).
Die Pflanzen liefern den nötigen Rohstoff zu Bodenbildung. Abgestorbene Pflanzenteile wie Blätter bilden e
Hilfe von Bodenorganismen zersetzt und mineralisiert wird(,,Abiturwissen Biologie’’, Seite 114). Die unter an
Minerale stehen später der Pflanze wieder zur Verfügung (Pflanzenumsetzung verlangt nach Bodenorganis
verlangen nach abgestorbenen Pflanzenteilen um zu überleben). Zu den wichtigen Bodenorganismen gehö
Insekten- und Käferlarven usw.) auch der von uns entdeckte Regenwurm, der vor allem an der Humusbildu
den Kot der Erstzersetzer und bilden daraus in ihrem Darm durch die Stoffwechselaktivität von Mikroorganis
Tonmineralien stabile Ton-Humus-Komplexe bilden (,,Abiturwissen, Seite 114).
Des weiteren wirkt sich auch die schon erwähnte Lichtintensität auf die vorkommenden Pflanzen aus.
So verlangen alle Pflanzen die durch die hohen Lichtintensitäten gegebenen halbschattigen und sonnigen V
Beispiel der Sonnenhut und die Goldrute. Außerdem ist das Licht eine der wichtigsten, für die Grünpflanzen
Vorraussetzungen für den Ablauf der Fotosynthese. (Somit richten sich viele Pflanzen nach dem Licht. An B
sind sowohl Schatten- ( innere Krone) als auch Sonnenblätter (äußere Baumkrone) vorhanden und dements
angepasst.) Abgesehen von den Pflanzen, die in den unterschiedlichsten Lichtverhältnissen gedeihen könn
), kann man somit all unsere Gewächse als Lichtpflanzen charakterisieren.
Das Licht ist auch für die größte Anzahl der Tiere eine unumgängliche Vorraussetzung zum Leben. Nur im L
Eindrücke sehender Lebewesen möglich. Hinzu kommt, dass diese mit Hilfe der Lichtintensität ihren Verhal
erhalten außerdem ein ,,Gefühl’’ für den Ablauf der Jahreszeiten und den Unterschied zwischen Tag und Na
Seite 8 ff). Beispielsweise hängt die Brutzeit der Amsel von der Intensität der Helligkeit aber auch von der T
orientieren sich in ihrem Lebensablauf an der Intensität der Sonne, z.B. Vogelflug in den Süden, Brutbeginn
Der abiotische Faktor Wasser beeinflusst sowohl Pflanzen, Tiere als auch den Boden und ist allgemein ge
lebensnotwendig. Der größte Teil des Wassers im Boden stammt aus dem Niederschlag, auch der angrenz
positiv auf die Bodenfeuchte aus. Das Wasser ist ebenfalls ein sehr wichtiger Faktor, ohne den pflanzliches
nicht möglich wäre. Die meisten Pflanzen nehmen das Wasser über die Wurzeln auf und leiten es in ihren G
Blätter . Dort entweicht es in gasförmiger Form durch die Spaltöffnungen und wird somit wieder an die Umw
Wasseraufnahme dient zwar auch dem Stoffwechsel, aber seine bedeutendste Aufgabe besteht darin, die W
der Transpiration auszugleichen. Außerdem erhält die Pflanze durch die Wasseraufnahme Nährsalze und w
Auch die Tiere nutzen und benötigen das Wasser für ihren Stoffwechsel und somit für die Erhaltung des Leb
(Tier unseres Biotops ), ein Feuchtlufttier, besitzt beispielsweise nur einen sehr geringen Verdunstungsschu
ständige Luft- aber auch Bodenfeuchte angewiesen (die in unserem Biotopausschnitt gegeben ist). Auch de
Rote Wegschnecke verlangen zur aktiven Lebenserhaltung nach feuchten Bedingungen ( Schutz vor Austro
), denn die Rote Wegschnecke beispielsweise durch ihr fehlendes Gehäuse keinen Schutz vor Trockenheit
Amsel (ebenfalls Tier unseres Biotops) bevorzugt ein feuchtes Lebensumfeld.
Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Temperatur. Sie wirkt sich auf Pflanzen, Tiere, Boden und Wass
zusammenhängende Verdunstung aus. Der Ablauf aller Lebensprozesse beruht auf chemischen und somit
Reaktionen, ohne denen kein Leben existieren würde(,,Ökologie’’, Seite 11). Hervorgerufen wird die Wärme
Sonnenstrahlen und ihre Umsetzung.
Pflanzen benötigen eine bestimmte Mindesttemperatur um ihren Stoffwechsel/Fotosynthese durchführen zu
am Verhalten der Pflanzen während der kälteren Monate. Beispielsweise werfen zahlreiche Bäume im Herb
zu hohen Feuchtigkeitsverlust in der kalten Zeit zu unterbinden. Denn im Winter, wenn der Boden gefroren
die Wasser- und damit auch die Nährsalzaufnahme unmöglich. Auch die Laubbäume unseres Biotops werfe
wiederum beeinflusst den Boden, da die ,,Abfallprodukte’’ der Bäume umgesetzt werden und die Humussch
gibt es auch Pflanzen, die ihre Blätter bzw. Nadeln nicht verlieren. Sie besitzen eine derbe Cutikula, die eine
weitgehend verhindert. Außerdem sind Pflanzen in der Lage, eine Art ,,Frostschutzmittel’’ zu produzieren (z
Zuckerkonzentration). Noch hinzu kommt, dass die Temperatur auch Einfluss auf die Wuchsform der Pflanz
Wuchsgeschwindigkeit hat, wie aus dem Verhalten der Pflanzen hinsichtlich ihres Stoffwechsels während d
hervorgeht.
Selbst die Höhe der Temperaturmessung bzw. die Entfernung zum Boden wirkt sich auf die Gradzahl, wie w
Untersuchungen erkennen konnten, aus. Am Morgen ist es noch in der Höhe um einige Grad wärmer als am
Mittagszeit sind , bis auf eine allgemeine Temperaturerhöhung, keine Änderungen feststellbar. Am frühen A
ersichtlich, dass der Boden zur Lufterwärmung beiträgt. Denn zu dieser Zeit herrscht am Boden bei norma
eine höhere Gradzahl als in der Luft, da der Boden die umgewandelte Sonnenenergie des Tages selbst no
in Form von Wärme abgibt (Umsetzung benötigt Zeit, daher ist nicht sofort bei Sonnenhöchststand die Maxi
In der Höhe ist dem zu Folge die Temperatur gegen Abend geringer.
Die Tiere sind individuell auf die jahreszeitliche und tageszeitliche Temperaturveränderung angepasst. Beis
Grasfrosch am Grunde des Sees, da für ihn im Winter ansonsten kein Überleben möglich wäre ( keine Nahr
die ein Gefrieren des Wassers zur Folge haben, usw.). Die Stechmücke ist zur kalten Jahreszeit in freier Um
anzutreffen, sie stirbt zuvor. Ihre allgemeine Lebenserwartung ist auf ein paar Wochen begrenzt.
Als nächstes ist anzuführen, dass auch Pflanzen und Tiere in gegenseitigen Wechselbeziehungen zueinand
bieten Tieren aller Schichten Unterschlupf z.B. als Schutz vor Feinden und stellen somit ihren Lebensraum
Die 5 von uns ausgewählten Tiere verteilen sich auf alle großen Schichtungstypen und geben in Folge dess
unterschiedlichsten Lebensbedingungen.
Die Amsel findet beispielsweise im Geäst von Bäumen und Sträuchern Unterkunft und nutzt pflanzliches Ma
zum Bau ihres Nestes (siehe Amselcharakteristik). Die Rote Wegschnecke dagegen nutzt ihr pflanzliches U
als Lebensraum, sondern auch als Nahrungsquelle (Pflanzenteile, zersetzende Blätter, Algen usw.).
Der Grasfrosch nutzt die Gewächse der Krautschicht ebenfalls als Lebensraum und Schutz vor Feinden wie
in unseren Regionen nur noch selten vorkommt. Der Frosch ernährt sich jedoch nicht pflanzlich sondern tier
Würmer, Schnecken und Insekten stehen auf seiner Speisekarte, sodass er für diese ein Feind darstellt.
Würde sich jedoch der Froschbestand aus irgendwelchen Gründen (Veränderung in der Beschaffenheit sein
drastisch reduzieren, entstände möglicherweise eine Überpopulation der ihm als Nahrung bereitstehenden O
wiederum hätte Auswirkungen auf wieder andere, vor allem biotische Faktoren.
Auch die Amsel ernährt sich neben dem Pflanzlichem auch tierisch und bevorzugt dabei Insekten und Würm
Die biotischen Faktoren eines jeden Biotops stellen in ihrer Gesamtheit eine Nahrungsbeziehung/-kette dar.
beteiligten Komponenten aus unbestimmten Gründen verändert (z.B. Überpopulation, Verschwinden), so wi
weiteren ,,Teilnehmer’’ aus und das ökologische Gleichgewicht könnte kippen.
Des weiteren besteht unter den Tieren aber auch unter den Pflanzen gleicher wie auch unterschiedlich Art e
Lebensraumkonkurrenz. Beispielsweise fressen zahlreiche Vogelarten Würmer und Beeren, bei ungenügen
diesem, könnte es zu Konkurrenzhandlungen kommen.
Pflanzen liefern den Tieren nicht nur Nahrung durch ihre Blätter usw. und Unterschlupf, sondern viele Blüten
wie Bienen und Hummeln den nötigen Necktar zur Verfügung (Robinie, Schneeball) und werden im Gegenz
Hin - und Herwandern von Blüte zu Blüte bestäubt.
Diesen Part der Bestäubung übernehmen jedoch nicht nur biotische Faktoren (Insekten), sondern auch abio
vollzieht die Luftbewegung die Windbestäubung.
Ein weiterer wichtiger und nicht zu vernachlässigbarer Fakt ist die Bildung und Nutzung von Sauerstoff und
fotosynthesebetreibenden Grünpflanzen liefern während des Tages den für alle Lebewesen nötigen Sauers
Gases verwerten sie den für Tier (und Mensch) unwesentlichen Kohlenstoffdioxid. Dieser Stoff wiederum w
nach Aufnahme von Sauerstoff abgegeben.
Um die Wechselwirkungen auch bildlich aufzuzeigen haben wir ein Schema entwickelt, welches diese verei