Der Boden auf dem wir stehen
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Inhalt Der Boden auf dem wir stehen ............................................................................................................ Seite 3 Von Fadenwürmern, Milben und Springschwänzen ........................................................................... Seite 4 Bestimmung von Bodentieren ............................................................................................................. Seite 6 Vom Laubblatt zum Humus ................................................................................................................ Seite 8 Aus was besteht der Boden? ................................................................................................................ Seite 12 Den Boden mit allen Sinnen wahrnehmen .......................................................................................... Seite 14 Eine Reise zum Mittelpunkt der Erde- eine Fantasiegeschichte ......................................................... Seite 15 Unter meinen Füssen ........................................................................................................................... Seite 16 Experimente mit dem Boden – Schüler/-innen karten ........................................................................ Seite 21 Experimente mit dem Boden – Lehrer/-innenkarten ........................................................................... Seite 41 2 Der Boden auf dem wir stehen Vor dem Erkenntnishintergrund, "... dass eine langfristige und dauerhafte Verbesserung der Lebensverhältnisse für eine wachsende Weltbevölkerung nur möglich ist, wenn sie die Bewahrung der natürlichen Lebensgrundlagen mit einschließt" (BMU 1997, S. 9), ist das Leitbild einer nachhaltigen Entwicklung primär ökologisch fundiert (vgl. Kap. 8-22 der Agenda 21 (s. BMU o.J., S.5/6); s. Agenda 21). Nachhaltige Entwicklung unter dem Anspruch globaler und intergenerationeller Gerechtigkeit basiert auf der Erhaltung der verfügbaren natürlichen Ressourcen und Verbesserung der Umweltqualität. Dabei spielt neben Klimaschutz und Ressourcenschonung der Schutz des Naturhaushaltes, insbesondere die Erhaltung der biologischen Vielfalt (Biodiversität) und der Schutz der Lebensräume als Grundlage für Leben und nachhaltiges Wirt-schaften, eine zentrale Rolle. Eine Bewahrung der natürlichen Lebensgrundlagen als Grundoption für nachhaltige Entwicklung setzt fundierte Kenntnisse ökologischer Systeme, Prinzipien und Strategien voraus. Dieses ökologische Grundwissen ist trotz zunehmender gesellschaftlicher Akzeptanz der Ökologie in fast allen relevanten Bereichen gering ausgeprägt. Ohne Wissen um und Einsicht in fundamentale ökologische Grundprinzipien und Wirkungszusammenhänge des Lebenssystems unseres Planeten Erde können veränderte Wahrnehmungsmuster, Leitbilder, Lebensstile und Handlungsmodelle für notwendige Innovations-prozesse im Rahmen nachhaltiger Entwicklung aber nicht entwickelt werden. Schließlich ist die aktuelle globale Gefährdung der natürlichen Lebensgrundlagen ein Produkt der Ignoranz des Eingebundenseins menschlicher Entwicklung in das Gesamtsystem der Biosphäre im Sinne einer verhängnisvollen Reduktion der natürlichen Umwelt auf ihr nutzbares Ressourcenpotential. http://hypersoil.uni-muenster.de/2/02/01.htm Mit diesen Arbeitsmaterialien möchten wir Ihnen Möglichkeiten aufzeigen, Unterricht im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung zu gestalten. Wissen und aufgeklärt sein soll den Schülerinnen und Schülern die Motivation und Kraft verleihen, zusammenhängend zu denken und achtsam mit unserem Lebensraum zum Wohle der künftigen Generationen umzugehen. Viel Spaß beim Entdecken und Ausprobieren! Ihr Ökoherz Team 3 Von Fadenwü Fadenwürmern, Milben und Springschwä Springschwänzen Das Trockengewicht all dieser Bakterien und Pilze, Einzeller, Würmer, Spinnen und Insekten summiert sich pro Hektar auf 5 Tonnen ...“ (STERN-Report „Rettet den Boden“, 1985, S. 20). Durch verschiedene Prozesse der Bodenbildung und Bodenentwicklung entsteht ein kleinräumig unterschiedlich strukturierter Bodenkörper. Er besteht aus verwitterten Gesteinsresten (mineralische Substanz), Humus, Luft und Wasser und ist von zahlreichen Gängen und Poren durchzogen. Die festen Bestandteile bilden verschieden große und dichte Bodenkrümel. Die Bodenkrümel, Poren und Gänge verschiedener Struktur und Größe differenzieren den Lebensraum Boden in zahlreiche Mikrosphären bzw. Raumeinheiten mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Lebensbedingungen. Diese Kleinstlebensräume können von zahlreichen Bodenorganismen besiedelt werden, die unterschiedlich spezialisiert sind. Neben Bakterien, Algen und Pilzen spielen insbesondere die Bodentiere als ständige Bodenbewohner, eine wesentliche Rolle bei der Bodenentwicklung. Die meisten Bodentierarten sind mit bloßem Auge kaum zu erkennen, aber äußerst zahlreich im Boden vertreten. Relativ häufig findet man Fadenwürmer, Milben und Springschwänze, die in der Regel weniger als 2 mm groß sind. Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/04.htm 4 Leben im Boden (Abb. aus: KNIRSCH 1993, S. 35) 5 Bestimmung von Bodentieren Material: • Stereomikroskop (Binokular) • Becherlupen, Einschlaglupen u.a. • Frisch-Bodenproben (Kompost, Waldboden, Gartenerde o.ä.) • Petrischalen • Spritzflasche mit Wasser • Holzspieße, Teelöffel • Bestimmungshilfe „Bein-Uhr“ für Bodentiere Durchführung: 1. Stereomikroskop oder Binokular aufbauen, Becherlupen und Lupen bereitlegen. 2. Etwa einen Teelöffel der zu untersuchenden Bodenprobe in eine Petrischalehälfte geben und mit Hilfe von Stereomikroskop und Lupen auf Bodentiere hin untersuchen (alternativ: 1TL Boden ein eine Becherlupe geben). Dabei mit den Holzspießen vorsichtig die Bodenkrümel trennen und wenden. 3. Versuche, die gefundenen Arten mit den Bestimmungshilfen zu identifizieren. Achte dabei auf die angegebene Größe der Bodentiere! Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/04.htm 6 Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/04.htm 7 Vom Laubblatt zum Humus Im Herbst fallen etwa 25 Millionen Blätter auf einen Hektar (1 ha = 10.000 m2) Boden im Buchenwald. Ihr Gesamtgewicht entspricht ungefähr 4 Tonnen (1 t = 1000 kg; Angaben aus: MAREL 1988,S. 58). Die Laubschicht ist einige Zentimeter dick. Im Laufe der Jahre würde durch den alljährlichen Laubabwurf im Herbst die Laubschicht auf dem Waldboden auf mehrere Meter anwachsen. Wie kommt es, dass die Laubschicht aber nur wenige Zentimeter dick ist? Es liegt daran, dass das von den Bäumen herab gefallene Laub - zusammen mit anderen abgestorbenen Pflanzen und Tieren - zersetzt und abgebaut wird. An der Zersetzung und dem Abbau dieser so genannten organischen Substanz wirken viele Lebewesen mit, die am und im Boden leben. Natürlich spielen auch die wechselnden Witterungsverhältnisse im Laufe des Jahres eine Rolle (z.B. Regen, Schnee, Frost, Kälte, Wärme). Zu Beginn der Zersetzung werden die abgestorbenen Blätter (und die andere organische Substanz) von Bakterien, Pilzen und Algen besiedelt. Diese greifen das Pflanzenmaterial an, weichen es auf und machen es mürbe. Gleichzeitig dienen sie kleinen Bodentieren wie z.B. Einzellern, Fadenwürmern und Milben als Nahrung und werden von ihnen gefressen. Andere Bodentierarten folgen. Springschwänze, Hornmilben, Haarmückenlarven, Köcherfliegenlarven und Schnakenlarven z.B. fressen Löcher und Fenster in die Blätter. Dadurch können die Bakterien, Pilze und Einzeller auch in das Blattinnere gelangen. Größere Bodentiere wie Nacktschnecken, Asseln, Moosmilben, Tausendfüßer, Regenwürmer und andere Würmer fressen ganze Blätter oder größere Blattstücke und verändern das Material bei der Verdauung in ihrem Darm. Andere Bodentiere wiederum fressen den angereicherten Kot dieser Tiere oder ernähren sich räuberisch von den Zersetzern. Zusammen bilden sie eine große Fressgemeinschaft, in der jede Art ihren besonderen Platz hat. Am Ende des Zersetzungsprozesses ist das Falllaub abgebaut und in die Substanzen zerlegt, aus denen es aufgebaut worden ist, z.B. Wasser und Mineralsalze. Diese werden im Boden in der Humusschicht angereichert und stehen den Pflanzen wieder für ihr Wachstum und die Bildung neuer Blätter zur Verfügung. Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/03.htm#Info1 8 Zersetzung eines toten Blattes Das abgestorbene Blatt fällt auf den Boden. Hier ist es dem Einfluss von Sonne, Wind, Regen und Frost ausgesetzt. Die Blattoberfläche wird von Bakterien und Pilzen besiedelt, aufgeweicht und angegriffen. Die aufgeweichte Blattoberfläche wird von Springschwänzen und Milben angefressen. Zweiflüglerlarven fressen das angegriffene Blattgewebe und vergrößern die Löcher. In das eröffnete Blattgewebe können nun Bakterien, Pilze und andere Mikroorganismen eindringen. Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/03.htm#Info1 9 Nacktschnecken, Asseln, Doppelfüßer und Schnakenlarven fressen das Blattgewebe weitgehend auf. Zurück bleibt häufig nur das Blattskelett. Laubreste und der ausgeschiedene Kot dieser Tiere werden von Enchyträen und Regenwürmern gefressen, bei der Verdauung umgewandelt, angereichert und wieder ausgeschieden. Durch die verschiedenen Zersetzungsprozesse hat sich die Blattoberfläche stark vergrößert und kann von zahlreichen Bakterien und Mikroorganismen besiedelt werden. Der Mikroorganismenbesatz, Kotreste und stark zersetztes Pflanzenmaterial werden von Milben, Springschwänzen, Asseln, Fadenwürmern und anderen Mikroorganismen gefressen und weiter zerlegt. 10 Die Losung der Gliedertiere und die weitgehend zersetzten Blattreste werden zusammen mit dem Mineralboden von Regenwürmern aufgenommen, umgewandelt und als erdartige Losung ausgeschieden. Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/03.htm 11 Aus was besteht der Boden? Boden setzt sich aus verschiedenen Bestandteilen zusammen. Um herauszufinden, aus was die Böden deiner Umgebung bestehen, kann mit einer einfachen Methode die Bodenbeschaffenheit getestet werden. Benötigte Materialien: Spitzgläser, Klebeetiketten, verschiedene Bodenproben (z. B. vom Wegrand, Blumenbeet, Acker, von der Wiese, aus dem Schulgarten oder Wald), Wasser und 1 Löffel. 1. Fülle eine Hand voll Bodenprobe in ein Spitzglas und beschrifte es! 2. Schwemme die Bodenprobe mit der 3-fachen Menge Wasser auf! 3. Rühre solange um, bis keine Klumpen mehr vorhanden sind! 4. Wiederhole 1.-3. mit den anderen Bodenproben! 5. Lass nun die Spitzgläser bis zur nächsten Unterrichtsstunde stehen! 6. Lies anhand der Skala die Mengenverhältnisse der einzelnen Bodenteile ab! 7. Zeichne die Verteilung der Bodenteile in die Spitzgläser auf der folgenden Seite ein! 8. Vergleiche deine Ergebnisse mit denen deiner Mitschülerinnen und Mitschüler! 9. Überlege, wozu es nützlich ist, die Zusammensetzung einzelner Böden zu kennen. Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/pdf/Boden/2_03AB.pdf 12 Bodenarten Bestandteile Des Bodens Weitere informative Quellen: http://www.senckenberg.de/files/content/museum/goerlitz_muspaed/lehrerhandreichungboden/pdf-dateien/lhr_boden_teil_vi.pdf 13 Den Boden wahrnehmen Den Boden unter unseren Füssen können wir mit allen Sinnen aufnehmen. Wie sieht die Erde aus? Wie fühlt sie sich an? Wie riecht sie? Hört man auch etwas, wenn man genau achtgibt? Mithilfe der folgenden Tabelle und Impulsfragen nähern wir uns dem Boden von verschiedenen Standpunkten aus: Waldboden Sandboden Asphalt ... So fühlt sich Barfußlaufen an: So fühlt sich Boden zwischen den Fingern an: So sieht der Boden aus: So riecht der Boden: Quelle: http://hypersoil.uni-muenster.de/1/01/07.htm 14 Eine Reise zum Mittelpunkt der Erde – eine Fantasiegeschichte „Wenn ihr von dem Punkt, an dem ihr euch jetzt befindet, geradewegs auf die gegenüberliegende Seite des Planeten reisen würdet – wo würdet ihr herauskommen? Macht es euch bequem … schließt die Augen …versucht, meine Worte zu sehen und zu fühlen. Seid ihr bereit? Hebe deine Arme über den Kopf und falte die Hände … stell dir vor, dass du dich langsam im Kreis drehst … rundherum und rundherum im Kreis … jetzt schneller … und noch schneller … und immer im Kreisel … und plötzlich schießt du hoch in die Luft und machst einen Sturzflug zurück auf die Erde, wie ein Schwimmer, der mit dem Kopf voran ins Wasser taucht. Du tauchst in das weiche, grüne Gras ein … sieh mal, wer da neben dir ist … Ameisen und Käfer und andere Krabbeltiere gehen emsig ihrer Arbeit nach … sie fressen und bauen und lüften den Boden … du schießt an Maulwürfen und Schlangen vorbei, die in ihren Tunnels und dunklen Höhlen und Bauten in der weichen Erde schlafen … aber die Reise geht noch weiter. Dreh dich schneller und schneller und tauche tiefer und tiefer in die Erde ein, durch Felsschichten hindurch …Felsschichten, denen nur Dynamit etwas anhaben kann … Felsschichten so locker, dass du kleine Stückchen mit dem Fingernagel wegschnippen kannst … riesige Brocken und winzige Steinchen … Felsen, in die die Skelette von Farnwedeln und uralten Fischen eingedrückt sind … steinerne Spuren eines Lebens lange vor deiner Geburt … sieh mal da – Dinosaurierknochen! Dreh dich schneller … tauche tiefer … du fühlst die Schweißperlen auf deinen Lippen … puh! Ist das heiß hier! … kochend heißes Gestein schiebt sich vor und zurück … Lava schießt in Fontänen durch die Felsen und das Erdreich explodiert durch die Erdkruste, schleudert heiße, geschmolzene Steine durch die Vulkane, auf dem Land und unter den Meeren. Tiefer und immer tiefer geht deine Reise zum Mittelpunkt der Erde … versuche, dich so schnell wie möglich zu drehen, denn der Mittelpunkt der Erde ist eine riesige Kugel aus Eisen und Nickel … du kannst nur Hindurch schießen, wenn du fast unsichtbar bist… BÄNG! geschafft …du wirbelst wieder durch geschmolzenen Stein … harte und weiche Felsschichten, … du sagst den Wühlmäusen und Würmern „Auf Wiedersehen!“ … du winkst den Ameisen, Grillen und Bienen zu … bis du dich durch das Gras an die Oberfläche drehst … und genau auf der anderen Seite der Erde auskommst. Bist du jetzt ganz wirr im Kopf? War das eine Reise!“ Quelle: HORSFALL, J. (1999): Mit Kindern die Natur erspielen. Mülheim: Verlag an der Ruhr, S.68-69 15 Unter meinen Füß Füßen üßen Unter meinen Füßen, da regt sich was, Insekten die hasten und flitzen durch´s Gras. Spinnen und Grillen und Raupen sirren, Käfer und Motten und Bienen schwirren. Unter meinen Füßen, da regt sich was, grabe tiefer unter dem Gras. Dort hat jemand Tunnel und Löcher gebaut, Würmer und Ameisen – ganz ohne Laut. Kaninchen und Maulwurf und dort auch ein Hund, die buddeln hier fleißig im Untergrund. Unter meinen Füßen, da regt sich was, grabe tiefer unter dem Gras. So viele Steine, die kann ich nicht zähl´n, Kalkstein und Schiefer, Granit und noch mehr, harte und weiche, hier kommen sie her. Ganz große Brocken und kleine, zerbrochen. Fossilien von Fischen und Dinosaurierknochen. Unter meinen Füßen, da regt sich was, grabe tiefer und tiefer unter dem Gras. Ein Kern aus Metallen in der Mitte der Welt, egal ob es trocken ist oder Regen fällt. Sie verändert sich nie – doch hält ganz allein zusammen das Gras, die Erde, den Stein.“ Quelle: HORSFALL, J. (1999): Mit Kindern die Natur erspielen. Mülheim: Verlag an der Ruhr, S.59. 16 Experimente zum Thema Erde – Ein Wegweiser Was ist die Erde? Der dichteste, fünftgrößte und der Sonne drittnächste Planet unseres Sonnensystems und der Lebensraum aller bekannten Lebewesen? Der Boden unter unseren Füßen? Humus? In der Bodenkunde die Gesamtheit der toten organischen Substanz eines Bodens? Wussten Sie, dass eine Handvoll Erde mehr Lebewesen enthält, als es Menschen auf der Welt gibt? Bei dem Element Erde gibt es so viel zu entdecken, dass es nicht leicht fällt auf so einfache Fragen wie „Was ist Erde“ eine kurze Antwort zu geben. Aus diesem Grund haben wir die Experimente die sich mit dem Element Erde beschäftigen in verschiedene Teilbereiche untergliedert: • 4 Experimente zum Thema: Die Erde – der Planet • 4 Experimente zum Thema: Die Erde – mit allen Sinnen erfahren • 3 Experimente zum Thema: Die Erde – Eigenschaften des Bodens • 1 Experiment zum Thema: Die Erde und unsere Verantwortung • 1 Experiment zum Thema: Die Erde als Lebensraum Die Experimentiermaterialien sollen sowohl anregen Fragen zu stellen, als auch dabei helfen einige Fragen zu beantworten. Oder wissen Sie warum unser Planet genauso heißt wie der Boden auf dem wir stehen? 17 Experimente zum Thema Erde – Übersicht Schüler/-innenkarten Seite Experiment Phänomen Dauer / Zeit 21 Der Erdapfel Der Aufbau der Erde 20 min 22 Der Erdmantel Der Erdmantel 10 min 23 Der Unterwasservulkan Die Erdkruste 20 min 24 Die Entstehung der Falten Gebirgsentstehung 30 min 25 Ich höre was, was du nicht hörst Wie hört sich Boden an? 10 min 26 Ich spüre was, was du nicht spürst Wie fühlt sich Boden an? 10 min 27 Ich rieche was, was du nicht riechst Wie riecht Boden? 10 min 28 Ich sehe was, was du nicht siehst Wie sieht Boden aus? 10 min 29 Das Gewicht der Steine Steine – Dichte, Größe 20 min 30 Das Erdfloß Boden besteht aus unterschiedlichen Materialien 15 min 31 Der Schluckauf Im Boden kommt Luft vor 20 min 32 Das Wasser im Boden Boden als Wasserspeicher 30 min 33 Der Filter Boden als Filter, Boden als Wasserspeicher 20 min 34 Wo wächst was Boden kann Nährstoffe speichern Aufbau: 20 min Reaktionszeit: Min 4 Tage 35 Der Zahn der Zeit Zersetzung, Verwitterung 20 min 36 Wer hält hier wen Bodenerosion, Pflanzen als Schutz 25 min 37 Das Kalk-Experiment Kalknachweis 25 min 38 Der Kompost Woraus kann Boden entstehen 10 min 39 Die Wurmfarm Boden als Lebensraum, Bodenentstehung Aufbau: 25 min Reaktionszeit: mehrere Wochen 18 Experimente zum Thema Erde – Übersicht Lehrer/-innenkarten Seite Experiment Phänomen Dauer / Zeit 41 Der Erdapfel Der Aufbau der Erde 20 min 42 Der Erdmantel Der Erdmantel 10 min 43 Der Unterwasservulkan Die Erdkruste 20 min 44 Die Entstehung der Falten Gebirgsentstehung 30 min 45 Ich höre was, was du nicht hörst Wie hört sich Boden an? 10 min 46 Ich spüre was, was du nicht spürst Wie fühlt sich Boden an? 10 min 47 Ich rieche was, was du nicht riechst Wie riecht Boden? 10 min 48 Ich sehe was, was du nicht siehst Wie sieht Boden aus? 10 min 49 Das Gewicht der Steine Steine – Dichte, Größe 20 min 50 Das Erdfloß Boden besteht aus unterschiedlichen Materialien 15 min 51 Der Schluckauf Im Boden kommt Luft vor 20 min 52 Das Wasser im Boden Boden als Wasserspeicher 30 min 53 Der Filter Boden als Filter, Boden als Wasserspeicher 20 min 54 Wo wächst was Boden kann Nährstoffe speichern Aufbau: 20 min Reaktionszeit: Min 4 Tage 55 Der Zahn der Zeit Zersetzung, Verwitterung 20 min 56 Wer hält hier wen Bodenerosion, Pflanzen als Schutz 25 min 57 Das Kalk-Experiment Kalknachweis 25 min 58 Der Kompost Woraus kann Boden entstehen 10 min 59 Die Wurmfarm Boden als Lebensraum, Bodenentstehung Aufbau: 25 min Reaktionszeit: mehrere Wochen 19 20 Die Erde: Der Planet Experiment: Der Erdapfel Experimentieranleitung: Material: Schneidet einen Apfel in der Mitte in zwei Hälften. • Apfel Unser Planet Erde besteht aus unterschiedlichen Schichten, vom Erdmittelpunkt bis hin zur Erdoberfläche: der Erdkern, der Erdmantel und die Erdkruste. • Messer • Zeichenpapier • Naturfarben • Pinsel • Bleistift Könnt ihr einen ähnlichen Aufbau bei dem Apfel entdecken? Bemalt die 3 Schichten des Apfels mit 3 unterschiedlichen Farben und druckt den bemalten Apfel auf ein Zeichenblatt. Beschriftet die Schichten mit den Schichten der Erde. 21 Die Erde: Der Planet Experiment: Der Erdmantel Experimentieranleitung: Material: • 2 Korken • 1 Glas Wasser • 1 Glas Sirup Taucht einen Korken in ein Glas Wasser. Lasst ihn los und beobachtet was passiert. Taucht nun einen Korken in ein Glas Sirup. Lasst Diesen los und beobachtet wie sich dieser Korken verhält. Was könnt ihr beobachten? Kennt ihr ein Beispiel wo so etwas vorkommt? 22 Die Erde: Der Planet Experiment: Der Unterwasservulkan Experimentieranleitung: Material: • 1 Kleine Flasche • großes Gefäß (min 1 l) • Trichter • Lebensmittelfarbe • Wasserkocher • Wasser Befüllt ein größeres Gefäß (min 1 L) zu ca. 2/3 mit kalten Wasser. Bindet an die kleine Flasche ein Schnur, sodass ihr sie später in dem Gefäß auf den Boden sinken lassen kannst. Kocht etwas Wasser mit dem Wasserkocher und gießt es mit Hilfe eines Trichters in die kleine Flasche. Gebt etwas von der roten Farbe dazu. Lasst nun die kleine Flasche mit der roten Flüssigkeit in das Gefäß mit dem kalten Wasser sinken. (Aber Vorsicht! Heiß!) Was könnt ihr beobachten? Wo könnte so etwas in ähnlicher Form stattfinden? 23 Die Erde: Der Planet Experiment: Die Entstehung der Falten Experimentieranleitung: Material: Nehmt die durchsichtige Schale. • 1 durchsichtige Schale Schichtet abwechselnd ca. 0,5 cm – 1 cm dicke Schichten aus Mehl und Sand in der Schale auf. Lasst bis zur oberen Kante noch min 1 cm Platz. • Mehl • Sand • 1 Platte in der Größe der Schale Nehmt eine Platte, die die gleichen Maße hat wie die kurze Seite der Schale und stecht sie an einer der kurzen Seiten in die Schichten aus Mehl und Sand, von oben bis unten. Drückt nun vorsichtig aber mit Kraft die Schichten vom Rand in die Mitte. Was könnt ihr beobachten? Wo kommt so ein Prinzip in der Natur vor? 24 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich höre was, was du nicht hörst Experimentieranleitung: Material: • Geräusch-Dosen • Bodenmaterial Nehmt euch die Geräusch-Dosen und schüttelt sie vorsichtig. Könnt ihr am Klang erraten was in den Dosen ist? Überlegt, was man sonst noch in die Geräusch-Dosen füllen könnte. Sucht das entsprechende Material und befüllt damit die Dosen. Können eure Klassenkameraden erraten was ihr in die Geräusch-Dosen gefüllt habt? 25 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich spüre was, was du nicht spürst Experimentieranleitung: Material: • Fühl-Beutel • Bodenmaterial Greift in die Fühl-Beutel und versucht zu ertasten was es ist. Könnt ihr mit euren Händen erraten was es ist? Überlegt, was man sonst noch in die Fühl-Beutel füllen könnte. Sucht das entsprechende Material und befüllt damit die Beutel. Können eure Klassenkameraden erraten was ihr in die Fühl-Beutel gefüllt habt? 26 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich rieche was, was du nicht riechst Experimentieranleitung: Material: • Geruchs-Dosen • Bodenmaterial Nehmt euch die Geruchs-Dosen und schnuppert daran. Könnt ihr am Geruch erkennen was in den Dosen ist? Überlegt, was man sonst noch in die Geruchs-Dosen füllen könnte. Sucht das entsprechende Material und befüllt damit die Dosen. Können eure Klassenkameraden erraten was ihr in die Geruchs-Dosen gefüllt habt? 27 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich sehe was, was du nicht siehst Experimentieranleitung: Material: • Lupen Nehmt euch eine Lupe und schaut euch das Bodenmaterial ganz genau an. • Bodenmaterial Was könnt ihr alles entdecken? 28 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Das Gewicht der Steine Experimentieranleitung: Material: Ordnet die Steine nach ihrem Gewicht. • Verschiedene Beginnt mit dem leichtesten Stein. Steine • Waage Schätzaufgabe: Wie schwer sind die Steine. Wiegt die Steine mit einer Waage und vergleicht die Ergebnisse mit euren geschätzten Gewichtsangaben. Wer konnte am Besten schätzen? 29 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Das Erdfloß Experimentieranleitung: Material: • unterschiedliche Erden Gebt Blumenerde in ein Glas mit Deckel, sodass es halb voll mit Erde gefüllt ist und gießt Wasser darauf sodass es zu 2/3 gefüllt ist. • Mehrere Gläser mit Deckel Schraubt den Deckel auf das Glas und schüttelt es 1 Minute lang. • Wasser Lasst das Glas ein paar Minuten stehen. Wiederholt dies mit anderen Erden. Was schwimmt oben und was sinkt nach unten? Bei welcher Erde schwimmt am meisten oben? Wisst ihr auch warum? 30 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Die Erde und der Schluckauf Experimentieranleitung: Material: • Blumenerde • 1 Glas Gebt etwas Blumenerde in ein Glas, sodass es halb voll mit Erde gefüllt ist. Gießt nun vorsichtig Wasser darauf. • Wasser Was könnt ihr beobachten? 31 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Das Wasser im Boden Experimentieranleitung: Material: • Dünnes Röhrchen • Blumenerde • Watte • Sand • Wasser Befülle ein Reagenzgläschen wie folgt: 1. Watte 2. Sand 3. Blumenerde • Lebensmittelfarbe 4. Sand • Suppenteller 5. Watte Stellt die Gläschen mit der Öffnung nach unten auf einen Teller mit farbigen Wasser. Was könnt ihr beobachten? 32 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Der Filter Experimentieranleitung: Material: • 2 Plastikflaschen Nehmt 2 Plastikflaschen mit abgeschnittenen Böden oder schneidet selbst welche ab. mit Deckel Schraubt jeweils einen Deckel mit Löchern auf die Flasche. • Sand Stellt sie jeweils in ein Gefäß, z.B. ein Glas, welches die Flasche am umfallen hindert. • Erde • Wasser Befüllt eine Flasche mit Sand und eine mit Erde. Gebt etwas Erde in ein weiteres Glas (mit Deckel) und schwemmt es mit reichlich Wasser auf und schüttelt es gut. Gebt zu gleichen Teilen das Schmutzwasser in die beiden Flaschen. Mit welchem Filter könnt ihr schmutziges Wasser reinigen? 33 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Wo wächst was Experimentieranleitung: Material: • Glas • Sand • Erde • Getreidekörner • Wasser Schichtet in einem Glas abwechselnd Sand, Erde und dann wieder Sand auf. Schichtet in einem anderen Glas nun abwechselnd Erde, Sand und dann wieder Erde auf. Legt nun auf die Oberfläche von jedem Glas ein paar Getreidekörner und befeuchtet sie. • Zeit ☺ Schaut in den nächsten Tagen was passiert. Wo sind die Wurzeln der Getreidekörner zu entdecken? Und warum? 34 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Der Zahn der Zeit Experimentieranleitung: Material: • Fühl-Beutel Greift in die Fühl-Beutel und versucht zu ohne hinein zu schauen zu ertasten was es ist. • Bodenmaterial Könnt ihr mit euren Händen erraten was es ist? Versucht die Beutel in einer sinnvollen Reihenfolge anzuordnen. Wenn ihr nun hineinschaut, würdet ihr euch für die gleiche Reihenfolge entscheiden? Gibt es noch andere Möglichkeiten der Anordnung? 35 Die Erde: Entstehung und Zerfall Experiment: Wer hält hier wen Experimentieranleitung: Hinweis: Experiment für den Schulhof / Schulgarten Material: • 2 Blumentopfuntersetzer (ca. 30 cm im Durchmesser) • Schaufel • 2 größere Steine • Gießkanne • Wasser Geht für dieses Experiment nach draußen. Stecht mit einer Schaufel ein Stück Boden mit Grasbewuchs ab, so dass es auf einen Blumentopfuntersetzer (ca. 30 cm Durchmesser) passt. Legt es auf diesen drauf. Stecht nun ein Stück Boden ohne Bewuchs (z.B. aus einem unbewachsenen Beet) und legt es auf einen zweiten Blumentopfuntersetzer. Legt jeweils einen größeren Stein unter die Blumentopfuntersetzer, damit diese schräg stehen. Gießt nun mit einer Gießkanne ca. 2 L Wasser über die beiden Bodenstücke. Was könnt ihr beobachten? 36 Die Erde: Entstehung und Zerfall Experiment: Das Kalk-Experiment Experimentieranleitung: Material: • 1 kleines Glas • Essigessenz • Lupe • Kalk-ExperimentMaterialien Füllt in ein kleines Glas ca. 20 ml Essigessenz. Legt nacheinander die verschiedenen Materialien auf den Teller und tropft mit einem Teelöffel vorsichtig etwas von der Essigessenz auf die Materialien. Nehmt euch eine Lupe zur Hilfe und schaut euch dabei die verschiedenen Materialien genau an. Welche Materialien zeigen eine Reaktion? 37 Die Erde und unsere Verantwortung Experiment: Der Kompost Experimentieranleitung: Material: • KompostExperimentMaterialien Untersucht die verschiedenen Materialien in dem Beutel für das Kompostexperiment. Was darf auf den Kompost? Was darf nicht auf den Kompost? Sortiert die Materialien nach den beiden Kriterien. Fallen euch noch weitere Beispiele ein, die man kompostieren kann? 38 Die Erde als Lebensraum Experiment: Die Wurmfarm Experimentieranleitung: Material: • 1 Glas • Erde • Sand • Laub • Wasser • Regenwürmer Schichtet abwechselnd Erde und Sand in einem Glas übereinander bis es fast voll ist. Begießt Erde und Sand ein wenig mit Wasser, damit sie feucht sind. (Aber Vorsicht! Nicht zu viel. Regenwürmer können nicht schwimmen!) Legt die Würmer vorsichtig in das Glas und legt etwas Laub auf sie. Schaut in den nächsten Tagen was passiert. Stellt Vermutungen an. 39 40 Die Erde: Der Planet Experiment: Der Erdapfel Phänomen: Durchführung: Der Aufbau der Erde Ein Apfel wird in der Mitte auseinander geschnitten. Kern, Mantel und Kruste der Erde entsprechen beim Apfel dem Kern, dem Fruchtfleisch und der Schale. Diese unterschiedlichen Teile werden mit (Natur)farben angemalt. Darauf wird der Apfel auf ein Blatt Papier gedruckt. Die einzelnen Schalen der Erde sollen dann beschriftet werden. Material: Beobachtung: • Apfel Die Erde besteht aus mehreren Schalen. • Messer • Zeichenpapier • (Natur)farben • Pinsel • Bleistift Erklärung: Der schalenartige Aufbau der Erde, ist ein Charakteristikum der meisten Himmelskörper. Der Schalenaufbau der Erde ist, betrachtet man die Größenverhältnisse, vergleichbar mit einem Apfel. Dabei ist die relative Mächtigkeit der Erdkruste (0-40 km) vergleichbar mit der Apfelschale. Der Erdkern entspricht bei diesem Vergleich dem Apfelkerngehäuse und reicht von 2900 km – 6371 km in die Tiefe. Zwischen Erdkern und Erdkruste liegt der Erdmantel. Dieser reicht von 40 km Tiefe bis hin zu 2900 km in die Tiefe. Erdmantel und Erdkern werden jeweils noch ein mal unterteilt in: innerer und äußerer Erkern und oberer und unterer Erdmantel. Bei dem Vergleich mit dem Apfel wird jedoch auf diese Unterteilung nicht eingegangen. Bezug zu Mensch und Natur: Dauer / Zeit: 20 min Vulkane entstehen in den unteren Erdschichten. 41 Die Erde: Der Planet Experiment: Der Erdmantel Phänomen: Durchführung: Der Erdmantel 1 Glas wird mit Wasser gefüllt. 1 Glas wird mit zähflüssigen Sirup (oder etwas ähnlichen) gefüllt. Erst wird 1 Korken in das Glas mit Wasser getaucht. Dann wird dieser losgelassen und beobachtet wie der Korken wieder auftaucht. Danach wird 1 Korken in das Glas mit Sirup getaucht. Dieser wird wiederum losgelassen und es wird beobachtet wie der Korken wieder auftaucht. Material: • 2 Korken • 1 Glas Wasser • 1 Glas Sirup (Honig, etc.) Beobachtung: Der Korken bewegt sich im Sirup viel langsamer als im Wasser. Die Bewegung des Korkens im Sirup ähnelt der Bewegung der Kontinentalplatten (Korken) auf dem Erdmantel (Sirup). Erklärung: Die Plattentektonik ist die grundlegende Theorie über die Vorgänge der Lithosphäre, sprich der Erdkruste und der des oberen Erdmantels. Die Erdkruste ist die äußere, feste Schicht der Erde. Man unterscheidet zwei Typen: die kontinentale Erdkruste und die ozeanische Erdkruste. Als Erdmantel wird die mächtigste, mittlere Schale im inneren Aufbau der Erde bezeichnet. Die hohen Druck- und Temperaturverhältnisse im Erdmantel führen dazu, dass das Material des Erdmantels auch im festen Zustand fließfähig ist. Bezug zu Mensch und Natur: Die Kontinente verändern sich, Vulkane entstehen durch aneinander stoßende Kontinentalplatten. Dauer / Zeit: 10 min 42 Die Erde: Der Planet Experiment: Der Unterwasservulkan Phänomen: Die Erdkruste Material: • Kleine Flasche (z.B. Taschenrutscher) • großes Gefäß (min 1 L) • Trichter • rote Lebensmittelfarbe • Wasserkocher • Wasser Durchführung: Ein größeres Gefäß (min 1 l) mit weiter Öffnung wird kaltem Wasser befüllt. Das Gefäß sollte nur so weit gefüllt werden, dass noch das Volumen des Fläschchens hineinpasst ohne über zu schwappen. An die kleine Flasche wird eine Schnur so am Flaschenhals befestigt, dass man das Fläschchen, mit der Öffnung nach oben, so gerade wie möglich in das mit Wasser gefüllte Gefäß bis auf den Boden sinken lassen kann. In das kleine Gefäß wird heißes Wasser (Wasserkocher) und etwas rote Lebensmittelfarbe mit Hilfe eines Trichters gefüllt. Nun wird das kleine Gläschen in dem großen Gefäß zu Boden gelassen. Beobachtung: Das heiße rote Wasser strömt zuerst nach oben an die Oberfläche und verteilt sich dann im kälteren umgebenden Wasser. Es sieht aus wie ein ausbrechende Vulkan. Erklärung: Durch die Erhitzung von Wasser steigt die kinetische Energie der Wassermoleküle. Das bedeutet, dass die Wasserteilchen durch Wärme viel beweglicher werden und dementsprechend auch mehr Platz benötigen. Dadurch können die Moleküle bei höheren Temperaturen nicht so eng beieinander sein wie bei kalten Temperaturen, wodurch die Dichte des Wassers geringer wird. Durch die geringere Dichte des Wassers steigt es nach oben. Bezug zu Mensch und Natur: Unterwasservulkane, unterschiedliche Dichten von Stoffen, Temperaturabhängigkeit der Dichte von Stoffen. Dauer / Zeit: 20 min 43 Die Erde: Der Planet Experiment: Die Entstehung der Falten Phänomen: Gebirgsentstehung Material: • 1 durchsichtige PVC-Box z.B. große Brotbüchse (ca. 10 X 20 cm) oder ein kleines Glasaquarium • 1 stabile Platte oder Scheibe mit den Maßen der schmalen Seite der Box • Sand • Mehl • Esslöffel Durchführung: In der Box werden abwechselnd Schichten aus Sand und Mehl übereinander geschichtet. Die Schichten sollten min. 0,5 cm mächtig sein. Mit Hilfe des Esslöffels können die Schichten besser aufgetragen werden. Die Schichten nicht bis zum oberen Rand der Box aufbringen, min 1 cm Platz nach oben lassen. Wenn alle Schichten aufgetragen sind, werden mit der Scheibe, ausgehend von einer schmalen Seite der Box, die Schichten zusammen geschoben. Beobachtung: Die Schichten wölben sich und schieben sich zum teil übereinander. Erklärung: Durch den Druck der Platte werden die Schichten deformiert. Die Gesteinsschichten der Erde verändern sich stetig. Dabei kommt es zu Verlagerungen von großen Gesteinsmassen innerhalb und unterhalb der Erdkruste. An der Erdoberfläche drücken sich diese Veränderungen durch kaum merkbare Hebungen und Absenkungen begrenzter Bereiche aus. In geologischen Zeitabschnitten können dabei aber große Verschiebungen erreicht werden. Bei einer Geschwindigkeit von nur 1 mm / Jahr ergibt sich z.B. 1 km im Laufe einer Million Jahre. Es bilden sich z.B. Klüfte, Verwerfungen und Falten, wie man sie in Felswänden und Steinbrüchen beobachten kann. Die Vorgänge die dabei ablaufen werden unter dem Begriff Tektonik zusammengefasst. Bezug zu Mensch und Natur: Entstehung von Faltengebirgen z.B. Alpen, Himalaja Dauer / Zeit: 30 min 44 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich höre was, was du nicht hörst Phänomen: Wie hört sich Boden an? Material: • Leere undurchsichtige Becher mit Deckel (z.B. Senfbecher), • Verschiedene Bodenmaterialien z.B. Luft, Wasser, Sand, Stein, Kies, Humus, Holzteile, Gras etc. Durchführung: Mehrere Becher werden mit unterschiedlichen Materialien befüllt, die im Boden vorkommen. Anorganische Materialien: Luft (leerer Becher), Wasser (gut verschließen und am Besten mit Klebeband absichern), größere Steine, Sand. Organische Materialien: Humus, Wurzeln, Blätter, Gras. Die Becher werden geschüttelt. Durch den Klang der verschiedenen Materialien in den Bechern soll deren Inhalt erraten werden. Variante 1: Die Bodenmaterialien sind durch den Lehrer schon in die Becher gefüllt worden und die Kinder müssen erraten um welche es sich handelt. Variante 2: Die Bodenmaterialien sind schon vorhanden. Die Kinder werden in Gruppen unterteilt. Eine Gruppe befüllt die Becher, die andere Gruppe muss erraten um welche es sich dabei handelt. Variante 3: Die Kinder sammeln in unterschiedlichen Gruppen die Bodenmaterialien und befüllen die Becher, sodass jeweils die andere Gruppe die Bestandteile erraten muss. Beobachtung: Boden besteht aus verschiedenen (organischen und anorganischen) Bestandteilen, die sich sehr stark voneinander unterscheiden können. Erklärung: Dauer / Zeit: Variante 1: 10 min Variante 2: 20 min Variante 3: 1-2 h Boden besteht aus Mineralen unterschiedlicher Art und Größe und organischen Stoffen (Humus). Minerale, Humus und Bodenholräume (Poren in verschiedenen Größen) bilden zusammen das so genannte Bodengefüge. In den Holräumen findet sich Wasser, Luft und Lebewesen, die sich an diesen Lebensraum angepasst haben. Wichtige Grundlage für die Entstehung von Boden sind die Umweltfaktoren Gestein, Klima, Flora, Fauna und Relief. Eine entscheidende Rolle bei der Bodenbildung spielt der Faktor Zeit. Bezug zu Mensch und Natur: Naturvölker müssen sich bei der Jagd sehr stark auf ihr Gehör verlassen. 45 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich spüre was, was du nicht spürst Phänomen: Wie fühlt sich Boden an? Material: • Mehrere Beutel (undurchsichtig) • Bodenmaterialien und Materialien aus denen sich verschiedene Böden bilden können z.B. Baumnadeln, Baumblätter, Gras etc. Durchführung: Mehrere Beutel werden mit unterschiedlichen Materialien befüllt, die auf einen bestimmten Boden schließen lassen, z.B.: Baumnadeln für Nadelwaldboden, Baumblätter für einen Laubwaldboden, Baumnadeln und Baumblätter für einen Mischwaldboden, Gras für einen Wiesenboden, Blumenerde für einen Gartenboden, Lehm, Ton, Äste, verschiedene Steine (z.B. runde Steine aus einem Bach – dieser Boden wird dann Flussbett oder Sediment genannt) Es bietet sich an die Materialien in Plastikbeuteln und diese wiederum in undurchsichtige Stoffbeutel aufzubewahren. Variante 1: Die Bodenmaterialien sind durch den Lehrer schon in die Beutel gefüllt worden und die Kinder müssen durch ertasten erraten um welche es sich handelt. Variante 2: Die Kinder sammeln in unterschiedlichen Gruppen die Bodenmaterialien und befüllen die Beutel, sodass jeweils die andere Gruppe die Bestandteile erraten muss. Beobachtung: Durch das bloße Ertasten ist es möglich über die Bodenherkunft etwas zu erfahren. Erklärung: Der Boden ist ein Umwandlungsprodukt der Erdoberfläche. Feste Gesteine und die durch Verwitterung produzierte, lockere Auflage sind die Ausgangsmaterialien für die Bildung von Böden. Aber erst die Durchmischung mit abgestorbener und umgewandelter organischer Substanz macht einen Boden aus. Bezug zu Mensch und Natur: Ertasten ob Zimmerpflanzen Wasser brauchen. Dauer / Zeit: Variante 1: 10 min Variante 2: 20 min 46 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich rieche was, was du nicht riechst Phänomen: Durchführung: Wie fühlt sich Boden an? In kleine Dosen mit Löchern im Deckel werden unterschiedliche Bodenmaterialien gefüllt an Hand deren Düften die Kinder die Materialien erraten sollen, z.B. Moder, Pilze, Moos, frisches Gras, Humus etc. Natürlich können auch verschiedene Gewürze mit in die Dosen gefüllt werden. Denn sie sind letztendlich nichts anderes als Produkte, die aus dem Boden entstehen. Variante 1: Die Bodenmaterialien sind durch den Lehrer schon in die Geruchsdosen gefüllt worden und die Kinder müssen durch riechen erraten um welche es sich handelt. Variante 2: Die Kinder sammeln in unterschiedlichen Gruppen die Bodenmaterialien und befüllen die Geruchsdosen, sodass jeweils die andere Gruppe erraten muss um welchen Geruch und welchen Bodenbestandteil es sich handelt. Material: • Mehrere kleine Filmdöschen mit Löchern in den Deckeln • verschiedene organische Bodenbestandteile z.B. Moder, Gras, Baumnadeln, Moos, Humus, Pilze Dauer / Zeit: Variante 1: 10 min Variante 2: 20 min Beobachtung: Im Bodenbereich gibt es verschiedene Düfte, die vor allem durch die Umwandlung organischer Substanz entstehen. Erklärung: Boden besteht aus Mineralen unterschiedlicher Art und Größe und organischen Stoffen (Humus). Minerale, Humus und Bodenholräume (Poren in verschiedenen Größen) bilden zusammen das so genannte Bodengefüge. In den Holräumen findet sich Wasser, Luft und Lebewesen, die sich an diesen Lebensraum angepasst haben. Wichtige Grundlage für die Entstehung von Boden sind die Umweltfaktoren Gestein, Klima, Flora, Fauna und Relief. Eine entscheidende Rolle bei der Bodenbildung spielt der Faktor Zeit. Bezug zu Mensch und Natur: Der Geruch kann uns Aufschluss darüber geben, ob Lebensmittel verdorben sind. 47 Die Erde: Mit allen Sinnen erfahren Experiment: Ich sehe was, was du nicht siehst Phänomen: Durchführung: Wie sieht Boden aus? Mit Hilfe einer Lupe werden verschiedene Bodenmaterialien untersucht. Hierfür eignen sich besonders Gesteine mit Fossilien (oft zu finden in Muschelkalk). Material: Beobachtung: • 1 Lupe/Kind Mit Hilfe einer Lupe werden verschiedene Bodenmaterialien untersucht. Hierfür eignen sich besonders Gesteine mit Fossilien (oft zu finden in Muschelkalk). • Verschiedene Steine und andere Bodenmaterialien Erklärung: Gesteine bestehen in erster Linie aus Mineralen, von denen aber nur etwa dreißig einen bedeutenden Anteil an der Gesteinsbildung haben. Vor allem sind dies Silikate, wie Feldspäte, Quarz, Glimmer, Amphibole oder Olivin, aber auch Karbonate, wie Calcit oder Dolomit sind wichtige Bestandteile von Gesteinen. Fossilien in Form von Versteinerungen zeugen von Lebewesen früherer Äonen, Epochen und Perioden und spielen eine große Rolle für das Studium vergangener Lebensformen, der Evolutionsgeschichte sowie für die Datierung von Gesteinsschichten. Bezug zu Mensch und Natur: Fossilien besonders im Muschelkalk Dauer / Zeit: 10 min 48 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Das Gewicht der Steine Phänomen: Steine – Dichte, Größe Durchführung: Möglichst unterschiedliche Steine (z.B. Vulkangestein, Granit, Muschelkalk, Sandstein, Kieselstein, Bimsstein) in unterschiedlicher Größe werden auf dem Tisch ausgebreitet. Die Kinder sollen schätzen wie viel die Steine wiegen. Dabei ist das geschätzte Gewicht zu notieren. Darauf sollen die Kinder die Steine mit Hilfe einer Waage wiegen und vergleichen wie genau sie das Gewicht abschätzen können. Material: Beobachtung: • Waage (Küchenwaage) • verschiedene Gesteine Das Gewicht der Steine ist abhängig von Größe und Art der Steine (unterschiedliche Dichte der Steine). Erklärung: Die Gesteine der Erde lassen sich nach Art ihrer Entstehung (Genese) in 3 Gesteinsklassen unterteilen: Magmatische Gesteine (Magmatite), Metamorphe Gesteine (Metamorphite) und Sedimentgesteine (Sedimente). Magmatische Gesteine (Erstarrungsgesteine) entstehen durch das Erkalten und Auskristallisieren von heißem geschmolzenen Materials aus dem Erdinneren, des sog. Magmas. Metamorphe Gesteine (Umwandlungsgesteine) entstehen aus älteren Gesteinen beliebigen Typs durch Metamorphose, das heißt durch Umwandlung unter hohem Druck beziehungsweise hoher Temperatur. Sedimentgesteine (Ablagerungsgesteine) entstehen durch Verwitterung und Erosion von Gesteinen durch Wind, Wasser oder Eis, die Lösung, den Transport und die nachfolgende Ablagerung ihrer Bestandteile, daneben auch durch biochemisch induzierten Niederschlag (zum Beispiel Kalk und Kreide) oder durch Verdampfung. Bezug zu Mensch und Natur: Dauer / Zeit Masse ist immer abhängig von Dichte und Volumen. 20 min 49 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Das Erdfloß Phänomen: Boden besteht aus unterschiedlichen Materialien Material: • Verschiedene Böden (Erden) • gleiche Anzahl verschraubbarer Gläser • Wasser Durchführung: In ein verschraubbares Glas mit Deckel wird soviel Erde gegeben, sodass zumindest der Boden bedeckt ist. Nun wird Wasser in das Glas hinzu gegeben, sodass das Glas zu ca. 2/3 gefüllt ist. Das Glas wird mit dem Deckel verschlossen und für kurze Zeit (ca. 30 sek) geschüttelt. Darauf wird das Glas auf den Tisch gestellt und ruhen gelassen. Dies kann man, insofern vorhanden mit Erden (Boden) unterschiedlicher Herkunft mit anderen Gläsern wiederholen. Nachdem das Glas / die Gläser auf den Tisch gestellt wurden kann der Inhalt beobachtet werden. Beobachtung: Einige Bestandteile sinken auf den Boden und einige schwimmen an der Oberfläche. Erklärung: Jeder Boden ist ein Dreiphasensystem: fest, flüssig und gasförmig. Feste Bestandteile sind anorganische Materialien (Minerale) und organische Substanzen von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen. Die Entwicklung eines Bodens ist von mehreren Faktoren abhängig, die wechselseitig aufeinander einwirken. Die unterschiedlichen Materialien des Bodens befinden sich in verschiedenen Stadien der Bodenbildungsprozesse. Organische Bestandteile können von Mikroorganismen mineralisiert werden. Dadurch sind unterschiedliche Dichten des Bodenmaterials vorhanden. Bodenbestandteile mit geringerer Dichte im Verhältnis zu Wasser schwimmen und Materialien mit höherer Dichte sinken zu Boden. Bezug zu Mensch und Natur: Dauer / Zeit Schiffe, Flöße. Holz hat eine geringere Dichte als Wasser und schwimmt oben. 15 min 50 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Der Schluckauf Phänomen: Im Boden kommt Luft vor Durchführung: Ein Glas wird zur Hälfte mit Erde gefüllt. Dann wird vorsichtig Wasser hinzu gegeben sodass die Oberfläche der Erde mit Wasser bedeckt ist und beobachtet was passiert. Beobachtung: Material: • 1 Glas • ½ Glas Erde • Wasser In der Wassersäule auf der Erde sind kleine Luftbläschen zu erkennen, die aus der Erde entweichen, wenn das Wasser in die Erde eindringt und die Luft verdrängt. Erklärung: Jeder Boden ist ein Dreiphasensystem: fest, flüssig und gasförmig. Die Bodenluft ist der gasförmige Teil des Bodens. Die Räume zwischen den festen Bodenpartikeln sind, sofern sie kein Wasser enthalten, mit Luft gefüllt. Die Bodenluft ist sauerstoffarm aber reich an Kohlenstoffverbindungen (z.B. CO2). Sie steht in ständigem Austausch mit der Atmosphäre. Die Bodenluft ermöglicht die Existenz der höheren Bodenorganismen (z.B. Regenwürmer) und Pflanzen. Bezug zu Mensch und Natur: Der Regenwurm braucht auch Luft zum atmen. Dauer / Zeit 20 min 51 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Das Wasser im Boden Phänomen: Boden als Wasserspeicher Material: • Röhrchen mit ca. 1 cm Durchmesser (Reagenzgläschen) • Watte • Sand • Erde • Wasser • Suppenteller • Lebensmittelfarbe Durchführung: In ein Reagenzgläschen werden schichtweise nacheinander Watte, Sand, Blumenerde, Sand und wieder Watte gefüllt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Schichten weder zu fest noch zu locker in das Reagenzgläschen gefüllt werden. Ein Suppenteller wird mit Wasser befüllt. In dem Wasser wird etwas Lebensmittelfarbe aufgelöst. Danach wird das Reagenzgläschen in mit der Öffnung nach unten in das Wasser in den Teller gestellt. Nun wird beobachtet. Das Röhrchen wir so stehen gelassen. (Aufpassen, dass es nicht umfällt) Beobachtung: Das Wasser steigt langsam nach oben. Es steigt umso weiter, je feinkörniger das Material ist. Dieser Vorgang kann unter Umständen einige Zeit (ca.20 min) dauern bevor ein erkennbarer Effekt erkennbar ist! Erklärung: Wasser hat aufgrund der Adhäsions- und Kohäsionskräfte das Bestreben, auch gegen die Gravitationskraft in feinen Spalten hochzusteigen. Auf diese Art erreicht das Grundwasser die Wurzeln der Pflanzen. In engen Spalten steigt das Wasser höher als in weiten Spalten. Auch in körnigen Material mit engen Poren (z.B. Feinsand) wandert es höher als in Material mit weiten Poren (z.B. Grobsand). Bezug zu Mensch und Natur: Erde kann sich nach oben voll saugen wie ein Schwamm Dauer / Zeit 30 min 52 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Der Filter Phänomen: • Boden als Filter • Boden als Wasserleiter Material: • 2 Plastikflaschen ohne Boden aber mit durchlöcherten Deckel • Erde • Sand • Wasser • 2 Auffanggefäße • 1 Glas für eine Suspension Durchführung: Vorbereitung: Die Böden von 2 Plastikflaschen werden mit Hilfe eines Messers abgetrennt. Die Schnittkanten wenn nötig etwas rund schleifen. In die Deckel der Plastikflaschen wird jeweils ein Loch gebohrt. (Die Vorarbeit sollte von einem Erwachsenen vorgenommen werden!) Die Flaschen werden mit den Deckeln nach unten jeweils in ein Gefäß gestellt und fixiert, sodass sie gerade stehen und die Löcher nicht durch den Gefäßboden verschlossen werden. In die eine Flasche wird Sand gefüllt, in die andere Flasche wird Erde gefüllt. In dem 3. Glas wird Erde mit Wasser gemischt, sodass eine trübe Suspension entsteht. Von der Suspension wird in jede Flasche die Hälfte gleich viel gefüllt. Es tropft darauf in das jeweilige Gefäß. Beobachtung: Im Gefäß unter der Flasche mit dem Boden tropft das Wasser fast klar in das Gefäß. Der Boden Filtert das Wasser. Im Glas unter der Flasche mit dem Sand ist die trübe Wassermischung in seiner ursprünglichen Farbe angekommen. Erklärung: Boden wirkt chemisch und physikalisch als Adsorber bzw. Filter für hindurch fließendes Wasser, d. h. dass neben gelösten Stoffen (Adsorption) selbst feinste vom Wasser transportierte Partikel (mineralische Substanzen) im feinen Porengeflecht des Bodens hängen bleiben (Filtration) und das Wasser gereinigt wird. Diese Eigenschaft ist von großer Bedeutung für die Qualität des Grundwassers. Die Filterwirkung hängt stark von der Bodenart, dem Humusgehalt und dem im Boden und tieferen Untergrund vorhandenen Poren- und Kluftsystem ab. Bezug zu Mensch und Natur: Dauer / Zeit Aus schmutzigen Oberflächenwasser wird so sauberes Grundwasser 20 min 53 Die Erde: Eigenschaften des Bodens Experiment: Wo wächst was Phänomen: Durchführung: • Boden als Wasserleiter 1 Glas wird zu einem Drittel mit Sand, Erde und wieder Sand gefüllt. In das zweite Glas wird erst Erde, dann Sand und schließlich wieder Erde gefüllt. Auf die jeweilige Oberfläche werden Getreidekörner gelegt. Die Getreidekörner werden feucht gehalten und einen hellen warmen Ort gestellt. Nun können die Getreidekörner beim Keimen beobachtet werden. Material: Beobachtung: • 2 Gläser • Sand • Erde • keimfähige Getreidekörner (z.B. Weizenkörner) • Wasser Nach ca. 4 Tagen kann man beobachten wie sich die ersten feinen Wurzeln ausbilden. Man kann sehen, dass die Wurzeln hauptsächlich dahin wachen, wo sich die meisten Nährstoffe befinden, nämlich in der Gartenerde. • Boden als Filter Erklärung: Böden haben die Fähigkeit Nährstoffe zu speichern, die die Pflanzen zum wachsen und leben brauchen. Hierin unterscheiden sich Böden: Es gibt fruchtbare und weniger fruchtbare Böden. Sand enthält nur wenige Nährstoffe, schwarze Blumenerde dagegen viele. Der Nährstoffgehalt ist oftmals schon durch die Farbe bestimmt werden. Bezug zu Mensch und Natur: Wurzeln von Pflanzen Dauer / Zeit Min 4 Tage 54 Die Erde: Entstehung und Zerfall Experiment: Der Zahn der Zeit Phänomen: Durchführung: • Zersetzung Es werden undurchsichtige Beutel (Fühlbeutel) mit verschiedenen Bodenmaterialien mit unterschiedlichen Verwitterungsgrad genommen. (z.B. frische Blätter, leicht zersetzte Blätter, stark zersetzte Blätter, Boden mit geringem Humusgehalt, Boden mit hohem Humusgehalt Oder Steine unterschiedlicher Verwitterungsgrade: große Steine, mittelgroße Steine, kleine Steine, Sand, Schluff (Lehm). Die Materialien sollen in einer sinnvollen Reihenfolge angeordnet werden. Diese wäre hier nach dem Grad der Verwitterung. Danach wird in die Beutel geschaut und die Reihenfolge kontrolliert. •Verwitterung Material: • Undurchsichtige Beutel mit verschiedenen Bodenmaterialien mit unterschiedlichen Verwitterungsgraden Beobachtung: Bodenbestandteile kommen in unterschiedlichen Formen vor. Dies kann durch den Grad der Zersetzung der Verwitterung abhängen. Erklärung: Boden ist ein Naturkörper, bei dem Gestein an der Erdoberfläche durch Prozesse der Verwitterung, Mineralbildung, Zersetzung, Humifizierung und verschiedener Stoffumlagerungen umgeformt wird. Organisches Material wird durch Bodenorganismen zersetz und umgewandelt. Das Ausgangsmaterial beeinflusst die Bodenentwicklung. Es bestimmt nicht nur die Rate, mit der die Verwitterung abläuft, sondern auch die Menge an Boden, die gebildet werden kann. Bezug zu Mensch und Natur: Dauer / Zeit Auch die Erde befindet sich in einem Kreislauf. 20 min 55 Die Erde: Entstehung und Zerfall Experiment: Wer hält hier wen? Phänomen: • Bodenerosion • Pflanzen als Schutz Material: • 2 Suppenteller (tiefe Teller) • Blumenerde / Gartenerde • ein Stück Wiese • Gießkanne • Steine • Wasser • Kleine Schaufel / Spaten Durchführung: Auf einer Wiese wird ein Rasen mit einer durchwurzelten Erdschicht von 5 bis 10 cm Tiefe mit einer kleinen Schaufel ausgestochen und in einen tiefen Teller (Suppenteller) gelegt. Die Grasnarbe sollte dabei unbedingt erhalten bleiben. In einen anderen Suppenteller wird mit Erde ohne Bewuchs und Durchwurzelung (Blumenerde/ Komposterde / Erde aus dem Garten) aufgefüllt. Dann werden die beiden Teller jeweils schräg auf einen Stein gestellt (ca. 45°). Nun werden ca. 2 l Wasser schwungvoll über die Teller mit den Erden gegossen. Beobachtung: Aus dem bloß mit Erde befüllten Teller wird mehr Boden Erde heraus gespült als aus dem mit Wiese bepflanzten Teller. Erklärung: Als Bodenerosion bezeichnet man die durch Wasser und Wind ausgelöste und durch unsachgemäße menschliche Bewirtschaftung verursachte übermäßige Abtragung von Böden. Durch Abholzung, Rodung, Überweidung oder extensive Landwirtschaft ist die oberste Bodenschicht dem Einfluss von Wind und Wasser schutzlos ausgeliefert und wird abgetragen und ausgewaschen. Durch Vegetation wird die Bodenerosion verringert. Die Pflanzen, die den Boden bedecken bewirken zum einen, dass der Aufprall von Regentropfen abgebremst wird. Zum anderen stabilisieren die Pflanzenwurzeln die Bodenschicht. Mehr als die Hälfte der Flächen in Europa sind in unterschiedlichem Maße durch Wassererosion betroffen. Bezug zu Mensch und Natur: Veränderungen der Landschaft durch Flüsse und Regen Dauer / Zeit 25 min 56 Die Erde: Entstehung und Zerfall Experiment: Das Kalk-Experiment Phänomen: • Kalknachweis Durchführung: In ein kleines Glas wird ein wenig (ca. 20 ml) Essigessenz gefüllt. Die verschiedenen Materialien (Gesteinsarten, Eierschalen, Schneckenhäuser) werden nacheinander auf den Teller gelegt und mit Hilfe eines kleinen Löffels werden ein paar Tropfen Essigessenz auf die Materialien getropft. Mit Hilfe einer Lupe kann man ganz genau hinschauen ob es zu einer chemischen Reaktion kommt. Material: Beobachtung: • Verschiedene Gesteinsarten (Marmor, • Granit, Schiefer, Sandstein, …) • Muscheln, Schneckenhäuser • Eierschalen, Essigessenz, • kleines Glas, Pipetten, Lupe, Teller Auf den kalkhaltigen Materialien bildet sich Schaum. Erklärung: Besteht das Gestein aus Quarzkörner, passiert nichts. Besteht das Gestein aber aus Schalenresten, also aus Kalk, fängt des an zu brausen und es entstehen Blasen, weil die Säure den Kalk auflöst. Dabei entsteht Kohlensäure. Es sprudelt also wie bei einer Sprudelflasche. Bezug zu Mensch und Natur: Saurer Regen, Reinigung von Steinböden, Verwendung von Stein als Baustoff, Gesundheitserziehung: Einfluss von Säuren auf den Zahnschmelz Dauer / Zeit 25 min 57 Die Erde und unsere Verantwortung Experiment: Der Kompost Phänomen: • Woraus kann wieder Boden entstehen Durchführung: Verschiedene Materialien werden bereit gelegt. Davon sind einige kompostierbar und andere nicht. Z.B. Teebeutel, Jogurtbecher, Gurkenschalen ... Material: Beobachtung: • Verschiedene kompostierbare und nicht kompostierbare Materialien Es gibt Materialien, die verrotten und wieder dem natürlichen Kreislauf zugefügt werden können und es gibt Materialien, die gesondert entsorgt werden müssen. Erklärung: Kompostierung, auch Rotte, bezeichnet den biologischen Prozess des Nährstoffkreislaufs, bei dem leicht verwertbares organisches Material unter Einfluss von Luftsauerstoff (aerob) von Bakterien und Pilzen (heterotrophen Mikroorganismen) abgebaut wird. Dabei werden neben Kohlendioxid auch wasserlösliche Mineralstoffe freigesetzt, wie beispielsweise Nitrate, Ammoniumsalze, Phosphate, Kalium- und Magnesiumverbindungen, die als Dünger wirken. Ein Teil der bei diesem Abbau entstehenden Zwischenprodukte wird zu Humus umgewandelt. Bezug zu Mensch und Natur: Mülltrennung, Kreislauf der Erde Dauer / Zeit 10 min 58 Die Erde als Lebensraum Experiment: Die Wurmfarm Phänomen: • Lebensraum •Bodenentstehung Material: Durchführung: Ein Regenwurmkasten oder ein großes hohes Glasgefäß wird mit verschiedenen Bodenarten (Sand, dunkle Gartenerde, hellere Erden) und teilweise verrotteten Blättern und Pflanzenteilen befüllt. Die einzelnen Schichten werden etwa 3 cm dick eingefüllt. Anschließend wird etwas Wasser in den Behälter gegossen und die Erde befeuchtet (Vorsicht! Nicht zu viel Wasser verwenden, Regenwürmer können nicht schwimmen) Jetzt können die Regenwürmer eingesetzt werden. Den Schaukasten mit einem Tuch abdecken. Regenwürmer sind nur bei Feuchtigkeit, Wärme und Dunkelheit aktiv. • Regenwurmkasten oder ein anderes durchsichtiges Gefäß • verschiedene Erden Beobachtung: (Sand, Blumenerde) Erklärung: • Laub • Regenwürmer Regenwürmer sind im Boden aktiv. Durch ihre Fortbewegung werden die verschiedenen Bodenschichten durchmischt, d.h. sie lockern den dadurch Boden. Die Tätigkeit der Regenwürmer fördert die Entwicklung der Kleinstlebewesen im Boden. Durch die Gänge die der Regenwurm im Boden anlegt wird dieser gelockert, durchmischt und durchlüftet. Regenwürmer mögen gerne Feuchtigkeit. Wenn es ihnen im Sommer in den oberen Schichten zu trocken wird, kriechen sie in die tieferen Bodenschichten und rollen sich ein. Er nimmt einen Ruhezustand ein und kann dabei bis zur Hälfte seines Gewichts verlieren. Die Ausscheidungsprodukte der Würmer sind krümeliger Boden: Humus, der aus organischen Stoffen und Mineralien besteht. Bezug zu Mensch und Natur: Der Regenwurm Dauer / Zeit Mehrere Tage bis Wochen 59 Herausgeber: Thüringer Ökoherz e.V. Schlachthofstrasse 8- 10 99428 Weimar Telefon: 03643/ 495 30 88 Dieses Material wurde gefördert im Rahmen der Förderung der Bildung für Nachhaltige Entwicklung. Der Förderer übernimmt keine Gewähr für die Richtigkeit, die Genauigkeit und Vollständigkeit der Angaben sowie die Beachtung privater Rechte Dritter. Die geäußerten Ansichten und Meinungen müssen nicht mit denen des Förderers übereinstimmen. 60
