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Freitag, 24. September 2021 09:49
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1 Natürliche Voraussetzungen menschlichen Lebens auf der Erde - Boden
M2 Verwitte

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Boden der Tropen Freitag, 24. September 2021 09:49 wwwwww 1 Natürliche Voraussetzungen menschlichen Lebens auf der Erde - Boden M2 Verwitterung und Pflanzennährstoffe Ausgangsgestein physikal Vertarung Sab Gesteinbruchsticks, Onn chemische Verwitterung Loungsverwitterung Shureenwirkung Primárminerale ▼ Frettung von Kationen 2. GPM Verwitting 28 Feldate Tenmineralbildung Tonminerale 6.000 mm ganische sche Umwandlung Entscheidend für die Bodenfruchtbarkeit ist bei der mineralischen Substanz deren chemi- sche Eigenschaft, eine bestimmte Menge an Pflanzennährstoffen zu speichern (Speicherver- mogen) und an die Pflanzen abzugeben (Aus tauschkapazität. Nur die kleinste Gruppe der mineralischen Substanz, die Tonminerale, be- sitzt diese Fähigkeit. Die Tonminerale bestehen aus mehreren Mole külschichten. Sie sind Schichasilikate, die sich strukturell durch ihre unterschiedliche Anzahl von Silikatschichten unterscheiden. Bei den Dreischichtionmineralen ist die Katio nenaustauschkapazität besonders groß, da hier die unen zwischen den Schichten angelagert werden können. Sie kommen vor allem in den Boden der mittleren Breiten vor. Die austausch schwachen Zweischichttonminerale herrschen in den Böden der immerfeuchten Tropen und in den niederschlagsreichen Teilen der Feachtsa 1.4.1 Bodenbildung/Bodenbestandteile. Ausgangsgestein. Klima und Vegetation sind die eigentlichen bodenbildenden Faktoren. Die Bo- denbildung selbst erfolgt in zwei Schritten: Mi- neralisierung und Humusbildung vannen vor. Die unterschiedliche Austauschka pazität ist der entscheidende Grund dafür, dass hochmol Mineralisierung Das Ausgangsgestein wird durch physikalische und chemische Verwitterung in seine Minera- die Fruchtbarkeit der meisten tropischen Boden wesentlich geringer ist als die der Außertropen Humusbildung Wie das Ausgangsgestein, so wird auch die o Substan Substanz (abgestorbene pflanzliche Humifizierung lien zerlegt. Bei der physikalischen Verwitte rung erfolgt durch Frost, Hitze- und Salispren gung eine Zerkleinerung des Gesteins, wobei die Bruchstücke allerdings chemisch unver- andert bleiben. Erst die chemische Verwitte rung...

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bewirkt dann dann die weitere Zerlegung der Minerale bew. Mineralgemische Durch den Einfluss von Säuren oder durch Lösungsvor glinge werden z. B. aus Granit die Primärmine- rale Feldspat, Quarz und Glimmer freigesetzt In weiteren chemischen Prozessen werden unter Freisetzung von Kationen, die als Pflan- zennährstoffe dienen, daraus Tonminerale (s. Folgeseite) gebildet. und tierische Bestandteile) zunächst physika- lisch zerkleinert und dann chemisch umge wandelt. Der Umwandlungsprozess geschieht durch das Edaphon, das sind Kleinlebewesen Die chemische Verwitterung vollzieht sich in den einzelnen Klimaregionen unserer Erde mit wie Regenwürmer, Springschwänze, Milben oder Fliegenlarven sowie Mikroorganismen wie Bakterien, Algen und Pilze, die das mechanisch zerkleinerte Material chemisch zersetzen. Produkte dieses Prozesses sind u.a. Mineral- stoffe, verschiedene Kohlehydrate, Eiweiße und andere Stoffverbindungen. Je nach weiterem Umwandlungsgrad werden daraus Huminstoffe Huminkolloide) Organische Substanz physikalischer Abbau Zerbeißen, Zerbrechen Rohumu. Mul Neiding min 0,002 Die letzte Stufe beim Abbau der organischer Substanz ist die Mineralisierung Bei diesem Prozess werden die organischen Substanzen in anorganische überführt, z. B. in Kohlendioxid, Ammonium, Phosphate oder Stickstoff. Die Huminkollaide weisen wie die Tonmine rale eine Kamgröße von 11.002mm auf und entscheiden zusammen mit diesen über die Fruchtbarkeit eines Bodens. Wie die Tonmine- rale haben sie die Fähigkeit, Pflanzennährstoffer in großen Mengen zo speichern Ihre Aus- tauschkapazität liegt jedoch um das Zwei- bis Dreifache über der der Tanminerale. Ebenso ist chemischer (mikro) Mineralstoffe Kohlenhydrate Checke Starke, Lignin, N-haltige Stoffe (vs. + → engine nationen und Anioner B. NO SO → anorganische Ender (ANO OP(Phosphor s(Schwefel, Ca Kazium KOCallum Mg Magnesium Fe Esen) a unterschiedlicher Geschwindigkeit, Je höher die Temperaturen und Niederschlage, desto inten- siver läuft sie ab. So ist sie in den immerleuch ten Tropen vier bis fünfmal so stark wie in den mittleren Breiten Entsprechend besitzen die eine wesent Boden der immerleuchten Tropen eine v Schluffiger Sandboden lich größere Mächtigkeit als die unserer Breiten: ca. I-10m im Vergleich zu ca. 1 m. Verwesung, Remineralisierung M3 Bodenarten (Komgrößenzusammensetzung: An- teile in Gewichtsprozent) Bodenart Sandiger Schluboden Sandiger Lehmboden Toniger moden Lehmiger Tonboden Ton Sand -0.002 mm 0.002--0063mm 0.063-2mm 10-50 45-90 0-8 17-25 Wasse W Natroffesa Kato 25-35 ständig 45-65 M3 nach Amo Semmel: Grund nige der Bodengeographie Stuttgart Teubner 1977, 5. 30-35 Komgrößenfraktion Schut Watt Durchg Durchbarket Se p MS Aufbau und Kationenaustausch bel Tonmineralen Zweischicht 50-Schicht A-OH-Sdvic M4 Zusammenhang von Korngrößen und Eigenschaften des Bodens Sand Schu -2-3,063 -0,043-0002 4,000 m Online-Links 292600-1401 292608-402 29260X1403 S Sio Schiche 50-80 15-50 18-55 MO endungen nich und einen das für die Fotosynthese notwendige Wasser auf und zum anderen r et das Bodenwasser die lebensnotwendigen stoffe als lanen in die Pflanzen 90-Sicht 2 A (Mg Fel OH SA je nach Verwungrad ra m Mineral Mi 12-50 0-37 Bodenluft und Bodenwasser Für die Atmung der Bodenorganismen und der Wurzeln wird über die Bodenlult der notwen- dige Sauerstoff zugeführt und das ausgeschie- dene Kohlendioxid in die Atmosphäre abgege- ben. Je nach ihrer Zusammensetzung können Making Böden unterschiedliche Volumina an Bodenluft enthalten, Stark tonhaltige Böden weisen z. B. eine sehr günstige Austauschkapazität auf, sind jedoch andererseits schlecht dunchliftet. Das Bodenwasser ist für die Pflanzen in zweifa- cher Hinsicht ein lebenswichtiger Faktor Mit dem Bodenwasser nehmen die Pflanzen zum ihre Fähigkeit, Wasser und Gase aneulagern, im Speichers Vergleich zu den Tonmineralen um ein Vielfa Austripetal ches höher, Dementsprechend weisen Boden Tande mit einem hohen Anteil an Hunsinstoffen, wie Hembidang z. B. die Schwarzerdeböden in den kontinen- talen Steppengebieten, eine außerordentlich hohe potenzielle flodenfruchtbarkeit auf. 2:1- Aut 55 Stichpunkte Böden - bodenbildende Faktoren = Ausgangsgestein, Klima, Vegetation Bodenbildung durch Mineralisterung und Hund Humustidung Mineralisierung: - zerlegung des Ausgangsgesteins in seine Mineralien durch physikalische und chemische verwittering physikalische Verwitterung Zerkleinerung des Gesteins durch Frost-, Hitze- und Salzsprenging → chemische verwitterung Gerlegung in Minerale / Mineralgemische, Einfluss durch Saure ader Castingsvorgänge, Freisetzung von kationen (Pflanzennährstoffe) ermöglicht Bildung Tonminérale -> chemische Verwitterung in Klimaregionen der Erde mit unter- schiedlicher Geschondigkeit je höner Temperaturen und Niederschläge, desto Intensiver in immerfeuchten Tropen bis fünfmal so stark, wie in mittleren Breiten → dodurch größere Mächtigkeit der Böden Bodenfruchtbarkeit hängt von chemischen Eigenschaften vier der mineralischen Substanz ab Bodent) Bod Ms Die Bedeutung des pH-Wertes -> Speichervermögen von Pflanzennährstoffen und Austauschkapazität um diese an die Pflanzen abzugeben nur Tonminerale besitzen diese Fähigkeit →> sie bestehen aus mehreren Molekülschichten (→> Schichtsilikate, die sich strukturell durch Anzahl der Silikatschichten unterscheiden) Kationen austauschkapazität bei Dreischichttonmineralen sehr großen da lonen zwischen den Schichten → überwiegend in mittleren Breiten Zweischichttonminerale sehr austauschschwach → immerfeuchte Tropen und Feuchtsavanne (wo niederschlagsreich) -> Fruchtbarkeit der meisten tropischen Böden durch Austausch- kapazität geringer als die der Außentropen hem wung Tormendung Verwesung Hung reche AMA Wat k Saure M7 Folgen des Säureeintrags in den Boden belts (CM Amin Schwermotale Tanminerale Fherwituce des Bodensversage Anreicherung von Säurem und Schwermetalen M nach Dietrich Schroeder. Bo denkunde in Stichworten. Kiel Hirt 1972, 5.78, und Eduard Mü clenhausen: Die Bodenkunde Frankfurt: OLG Vering 1993 5.25 pH-Wert erheblichen Einschränkung der biotischen Ak- Die gesamten chemischen, biotischen und phyvitäten, Dauert dieser Zustand über längere sikalischen Bodenbildungsprozesse, vor allem Zeit an (z. B. durch den Eintrag saurer Nieder- die Verfügbarkeit und Speicherfähigkeit der Pflanzennährstoffe werden durch den pH-Wert gesteuert. Mit dem pH-Wert wird die Säurekon- entration im Boden angegeben. Der ph-Be- reich, in dem Nutzpflanzen optimal gedeihen, ist unterschiedlich. So beträgt er bei Weizen 65-70 neutraler Bereich), bel Hafer ca. 6 (schwach saurer Bereich) schläge), werden die Bodenlebewesen geschä ligt erster Flüchtling" ist der Regenwurm. Zwar besitzen die Böden verschiedene Puffer systeme, mit denen der Säureeintrag über eine bestimmte Zeit ausgeglichen werden ständiger Säureeintrag führt jedoch zu deren Zerstörung Im Im Endstadium kommt e es vollständigen Auswaschung der Planzennab zur Auch die chemische Verwinterung ist vom ph-stoffe und zur Freisetzung von Metallionen, die Wert abhängig. Je niedriger er ist, desto stärker potenziell Zellgifte sind. Des Weiteren gelangen die chemische Verwitterung. Bei niedrigen pH- diese Metallionen ins Grundwasser und belas Werten stark sauer) kommt es ferner zu einer ten es in erheblicher Weise. 201 Lipine Seurer Reges Nahifwandung insbesondere Kam und Migu M7 nach Joerg Kubert Matzner Dieter Murach: Saurer Regen und Waldsterben. Göttin gen Verlag Die Werkstatt 1984, Fitn Humusbildung: - physikalischer und chemischer Umwandlungsprozess organischer Substanz durch Edaphon (= Kleinlebewesen, Mikroorganisment) Entstehung Mineralstoffe, Kohlenhydrate, Eiweiße, ... →> weitere Umwandlung in Huminstoffe (Huminkalloide) →letzte Stufe beind Abbow = Mineralisierung organische Sub- stanzen werden zu Humin kolloide entscheiden ganischen I mit den Tonmineralen über Fruchtbarkeit des Bodens Lureme gesmitgew 29260X-404 29260X1405 Saurer Regen -> Humin kolloide speicher ebenfalls Pflanzennährstoffe, Austausch- kapazität ist aber um Zwei- oder Dreifaches höher als bei Ton Mineralel, ebenso Anlagerung von Wasser und Gasen viel höher → Böden mit hohem Anteil an Huminstoffen besonders fruchtbar Bodenluft und Bodenwasser Boden luft führt Sauerstoff zur organismen zu der Boden- Atmung des ausgeschiedenen Kohlendioxids in Atmosphäre liche Volumina an cuft in Böden →> tonhaltige Boden gute Austauschkapazität, aber schlecht durch betet Bodenwasser lebenswichtiger Faktor für Pflanzen für Fotosynthese, Transport lebensnotwendiger nötig Mineralstoffe as lonen zu den Pflanzen pH-Wert - Steuerung der chemischen, biotischen und physikalischen Boden bildungsprozesse sowie Verfügbarkeit und Speichering essentieller Pflanzemährstoffe durch den ptt-wert C -> gibt Säurekonzentration des Bodents an - ptt-Bereich zum optimalen Gedeihen unterschiedlich - chemische verwitterung auch von ptt-Wert abhängig →> je niedriger, desto starker die verwitterung niedrige +-Werte (stark sover) führenfeur Einschrän- PH-1 kung der biotischen Aktivität Schädigung der Bodenlebewesen bei längerem Andavern des zustandes →> Böden besitzen Puffersysteme", doch nach längerer Zeit kein Ausgleich mehr möglich, da ständiger Säureeintrag sie zerstört → Endstadium führt zu vollständiger Auswaschung der Pflanzennährstoffe und Freisetzung von Metallionen → potentielle Zellgifte, gelangen this Grundwasser was macht einen Boden fruchtbar? honer Anteil an Huminstoffen. Kationenaustauschkapazität und weitere Nährstoffe PH-Wert (geringer Säureeintrag) möglichst Dreischichttonminerale - Bottenwasser / Wasserspeicherkapazität - Bodenluft / Durchlüftung des Bodens durch Bodenfauna →→ Gdsaustausch, Durchwurzel- barkeit Die Böden der tropischen Regenwälder Die Böden in den Tropen sind sehr alt und ihre Mineralien daher stark ausgewaschen. Infolge der starken chemischen und physikalischen Verwitterung liegt der C-Horizont der Böden, das Ausgangsgestein, sehr tief (meist 5- 20m), sodass die Pflanzenwurzeln die enthaltenen Primärmineralien nicht erreichen. Entscheidend für die Bodenfruchtbarkeit ist bei der mineralischen. Substanz deren chemische Eigenschaft, eine bestimmte Menge an Pflanzennährstoffen zu speichern (Speichervermögen) und an die Pflanzen abzugeben (Austauschkapazität). Nur die kleinste Gruppe der mineralischen Substanz, die Tonminerale, besitzt diese Fähigkeit. Die Tonminerale bestehen aus mehreren Molekülschichten. Sie sind Schichtsilikate, die sich strukturell durch ihre unterschiedliche Anzahl von Silikatschichten unterscheiden. Bei den Dreischichttonmineralen ist die Kationenaustauschkapazität besonders groß, da hier die lonen zwischen den Schichten angelagert werden können. Der Abstand zwischen den Grenzflächen der Dreischichttonminerale ist variabel, sodass Wasser zwischen die einzelnen Schichtflächen eindringen kann. Eine lonen-Adsorption findet so auch an inneren Oberflächen und nicht nur an den Außenflächen statt. 5. 6 Tropische Böden zeichnen sich durch eine geringe Nährstoffspeicherkapazität aus. Anstelle von Dreischicht-Tonmineralien, die in gemäßigt-humiden Klimaten vorherrschen, überwiegen hier Zweischichttonminerale (meist Kaolinite). Diese können Nährstoffe weniger gut festhalten, sodass sie rasch ausgeschwemmt werden, gleichgültig o sie natürlichen Ursprungs sind oder durch Düngung zugeführt werden. Bei den Zweischichttonmineralen ist der Schichtflächenabstand nicht variabel (quelbar), sodass sich die lonen nur an den Außenflächen anlagern. Zweischicht-Tonmineral zB Klint (von King, Berg in China, Fundort von Porzelanerde Kaimi Schichachenabstand nicht variabel, nicht quel bar lonen-Adsorption nur an Außen- und Bruchflachen 0000 abgestortene Batter falen out den Boden Böden der Tropen Mokschichten Skizze Aufgabe 3 Zersetzung der Pflanzenreate durch Edaphon Abb. 1: Sorptionsvermögen von Zwei- und Dreischichttonmineralen. (Quelle: Diercke Geographie. Westermann Verlag, 2008, S. 80) Neben der geringen Nährstoffspeicherkapazität ist die hohe Bodenacidität (ph-Wert 3,5-5) eine Ursache für die wenig fruchtbaren Böden der Tropen. Die Bodenacidität führt dazu, dass große Mengen an Wasserstoff- und Aluminiumionen an die Austauscher gelangen und dadurch die Aufnahme der Nährelemente durch die Pflanzenwurzeln gehemmt wird. Entstehung Hurmus Dreischicht- Tonmineral 2B. Montmontant (von Montmorillon, Ort in Frankreich, her witman beschrieben) > Mykorrhiza-Pilz nicht Nährstoffe aus Humus auf Schichtfächenabstand variabel, gut quelbir durch Entritt von Wasser lonen-Adsorption vor wiegend an inneren Oberflächen sowie an Außen- und Bruchflächen. Nährstoffkreislauf im tropischen Regenwald Pflanzen wachsen Pitz gibt Nährstoffe an Wirt ab 1. Die abgestorbenen Blätter fallen herab auf den Boden 2 pelanzenreste werden durch Edaphon zersetzt. 3. Es entsteht nährstoffreicher Humus 4 Der Mykorrhiza-Pilz nimmt die Nährstoffe aus dem Humus auf Abgabe der Nährstoffe an die Wurzeln des Wirts Pflanzen wachsen heran, Förderung. des Pflanzenwachstums Böden der Tropen Desweiteren führen die hohen Niederschläge, ungünstige Gefügeeigenschaften und Verdichtung zu einer temporären Vernässung der Böden. Dadurch entstehen Wasserstaus, kommt Eisen- und Aluminiumoxidanreicherungen im A-Horizont (Oberboden) und krustenartigen Verhärtungen. Die hohe Konzentration von Eisenoxiden im Boden bedingt auch die typische Rotfärbung der ferralitischen Böden, Drei Viertel der Böden der tropischen Regenwälder sind sehr nährstoffarm. Dennoch besitzen die tropischen Regenwälder eine enorme Produktivität Pro Jahr werden in tropischent Regenwälder mehr als 30t Biomasse pro Hektar Waldflächer produziert (ein heimischer Buchenwald produziert ca. 13t/ha). Abb.: Bodenprofil in Amazonien Aufgabe: Charakterisiert tropische Böden, indem ihr die Eigenschaften stichpunktartig auflistet. 1. Nennt (schriftlich) mit Hilfe des AB ("2AB Boden") in der Datei "Die Tropen-Boden" Merkmale des tropischen Bodens. Ergänzend hierzu könnt ihr im Buch S. 21 M7 lesen. 2. Bearbeitet im Buch S. 14/15 Aufgaben 3 und 4. 3. Zeichnet eine Skizze, anhand der ihr am Mittwoch mit eigenen Worten den kurzgeschlossenen Nährstoffkreislauf erläutern könnt. Nährstoffe zirkulieren beständig im System und nichts geht verloren Aufgabe 1 Merkmale der tropischen Böden - sehr alt → Mineralien stark ausgewaschen - C- Horizont (Ausgangsgestein) liegt durch physikalische und chemische verwitterung sehr tief Pflanzenwurzeln erreichen Arithärmineralien nicht → chemische Eigenschaften (Speichervermögen, Austausch kapazität I der mineralischen Sub- stanz ausschlaggebend für Bodenfruchtbarkeit -> durch Molekutschichten nur bei Tonmineralen Aufgabe 3 S.14 Der Stockwerkbau ist ein charakteristisches Merkmal des tropischen Regenwaldes. Die höchste Einheit bilden hierbei die Baumriesen, die bis zu 70 Meter hoch wachsen. Das eigentliche geschlossene Blätterdach bildet aber die kronenschicht in 30 bis 40 Metern Höhe, die zugleich die Zone der höchsten Artenvielfalt bildet. Durch das nahezu geschlossene Blätterdach der oberen Baumschicht dringt nur wenig Licht in die da- runterliegenden Stockwerke", wodurch ab der unteren Baumschicht ledig- lich eine diffuse Sonneneinstrahlung besteht. Der tropische Regenwald wächst nicht aus, sondern auf dem Boden! geringe Nährstoffspeicherkapazität durch Zweischichttonminerale (Kaolinit) Uschichtflächenabstand nicht quellbar, lonen nur an Außenflächen ptt-Wert 3,5 - 5) Redesocia Bode Hemmung der Aufnahme von Nährelementen durch Wasserstoff- und Aluminiumionen an den Austauschern temporäre Vernässur durch Niederschläge, ungünstige Gefügeeigenschaften und Verdichtung -> Wasserstaus, Eisen- krustenartige Verhärtungen. Rotfärbung der ferralitischen Böden durch Eisenoride →> - sehr nährstoffarm, dennoch enorme Produktivität -> mehr als 30+ Biomasse pro Hektar Waldfläche Hauptbestandteile Aluminium rötlich-gelbe Färbung dünne Humusschicht, da durch klimatische Verhältnisse organische Substanz schnell abgebaut wird giftig für Bodenorganismen Boden vertessem dch. Nährstoffe etc. Franzen, frugt Boden folge beachten, O Runezeiten Zusammenspiel von den 3 Geofaktoren in den Tropen Aufgabe 4 5:14 A - Nährstoffe sind fast ausschließlich in den Pflanzen gespeichert - abgestorbenes, abfallendes Laub wird am Boden durch Edaphon zersetzt →die freigesetzten Nährstoffe dringen flachen Wurzeln der Baumriesen sofort wieder aufgenommen und in den Kreislauf zurückgegeben die dume oberflächliche Humusschicht ein und werden von den Ökosystem des kurzgeschlossenen Nährstoffkreislaufs Klima Ⓒ Bodentyp: Ferralsole Platz schaffen und Flächen roden -> die Hefer liegenden nährstoffarmen Böden sind nicht miteinbezogen kurzgeschlossener Nährstoffkreislauf B Mykorrhiza-Pilze fördern Pflanzenwachstum, indem sie die Nährstoffaufnahme im Wurzelbereich erhöhen → Pitz lebt von Fotosynthese produkten des Wirts, im Gegenzug Bereitstellung von Nährstoffen → Herstellung aus Verbindungen, Aufnahme aus Humusschicht für Ernährung des Wirt Vorteile nutzen. Defizite ausgleichen Merkmale von tropischen Böden -rote Färbung (Eisenoxidanreicherung) nährstoffor - sehr alt - Mineralien stark ausgewaschen Zweischichttonminerale (Kaolinit), geringe vegetation 0/0 Welche Konsequenzen hat es für die Landwirtschaft?! 3. 3- hohe Bodenacidität an der Oberfläche hohe Produktivität C- Horizont sehr tief, Wurzeln erreichen Nährstoffe vom Ausgangsgestein nicht dünne Humusschicht VJ temporäre Vernässung Mächtigkeit von 8-10

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Cool, mit dem Lernzettel konnte ich mich richtig gut auf meine Klassenarbeit vorbereiten. Danke 👍👍

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Je nach weiterem Umwandlungsgrad werden daraus Huminstoffe Huminkolloide) Organische Substanz physikalischer Abbau Zerbeißen, Zerbrechen Rohumu. Mul Neiding min 0,002 Die letzte Stufe beim Abbau der organischer Substanz ist die Mineralisierung Bei diesem Prozess werden die organischen Substanzen in anorganische überführt, z. B. in Kohlendioxid, Ammonium, Phosphate oder Stickstoff. Die Huminkollaide weisen wie die Tonmine rale eine Kamgröße von 11.002mm auf und entscheiden zusammen mit diesen über die Fruchtbarkeit eines Bodens. Wie die Tonmine- rale haben sie die Fähigkeit, Pflanzennährstoffer in großen Mengen zo speichern Ihre Aus- tauschkapazität liegt jedoch um das Zwei- bis Dreifache über der der Tanminerale. Ebenso ist chemischer (mikro) Mineralstoffe Kohlenhydrate Checke Starke, Lignin, N-haltige Stoffe (vs. + → engine nationen und Anioner B. NO SO → anorganische Ender (ANO OP(Phosphor s(Schwefel, Ca Kazium KOCallum Mg Magnesium Fe Esen) a unterschiedlicher Geschwindigkeit, Je höher die Temperaturen und Niederschlage, desto inten- siver läuft sie ab. So ist sie in den immerleuch ten Tropen vier bis fünfmal so stark wie in den mittleren Breiten Entsprechend besitzen die eine wesent Boden der immerleuchten Tropen eine v Schluffiger Sandboden lich größere Mächtigkeit als die unserer Breiten: ca. I-10m im Vergleich zu ca. 1 m. Verwesung, Remineralisierung M3 Bodenarten (Komgrößenzusammensetzung: An- teile in Gewichtsprozent) Bodenart Sandiger Schluboden Sandiger Lehmboden Toniger moden Lehmiger Tonboden Ton Sand -0.002 mm 0.002--0063mm 0.063-2mm 10-50 45-90 0-8 17-25 Wasse W Natroffesa Kato 25-35 ständig 45-65 M3 nach Amo Semmel: Grund nige der Bodengeographie Stuttgart Teubner 1977, 5. 30-35 Komgrößenfraktion Schut Watt Durchg Durchbarket Se p MS Aufbau und Kationenaustausch bel Tonmineralen Zweischicht 50-Schicht A-OH-Sdvic M4 Zusammenhang von Korngrößen und Eigenschaften des Bodens Sand Schu -2-3,063 -0,043-0002 4,000 m Online-Links 292600-1401 292608-402 29260X1403 S Sio Schiche 50-80 15-50 18-55 MO endungen nich und einen das für die Fotosynthese notwendige Wasser auf und zum anderen r et das Bodenwasser die lebensnotwendigen stoffe als lanen in die Pflanzen 90-Sicht 2 A (Mg Fel OH SA je nach Verwungrad ra m Mineral Mi 12-50 0-37 Bodenluft und Bodenwasser Für die Atmung der Bodenorganismen und der Wurzeln wird über die Bodenlult der notwen- dige Sauerstoff zugeführt und das ausgeschie- dene Kohlendioxid in die Atmosphäre abgege- ben. Je nach ihrer Zusammensetzung können Making Böden unterschiedliche Volumina an Bodenluft enthalten, Stark tonhaltige Böden weisen z. B. eine sehr günstige Austauschkapazität auf, sind jedoch andererseits schlecht dunchliftet. Das Bodenwasser ist für die Pflanzen in zweifa- cher Hinsicht ein lebenswichtiger Faktor Mit dem Bodenwasser nehmen die Pflanzen zum ihre Fähigkeit, Wasser und Gase aneulagern, im Speichers Vergleich zu den Tonmineralen um ein Vielfa Austripetal ches höher, Dementsprechend weisen Boden Tande mit einem hohen Anteil an Hunsinstoffen, wie Hembidang z. B. die Schwarzerdeböden in den kontinen- talen Steppengebieten, eine außerordentlich hohe potenzielle flodenfruchtbarkeit auf. 2:1- Aut 55 Stichpunkte Böden - bodenbildende Faktoren = Ausgangsgestein, Klima, Vegetation Bodenbildung durch Mineralisterung und Hund Humustidung Mineralisierung: - zerlegung des Ausgangsgesteins in seine Mineralien durch physikalische und chemische verwittering physikalische Verwitterung Zerkleinerung des Gesteins durch Frost-, Hitze- und Salzsprenging → chemische verwitterung Gerlegung in Minerale / Mineralgemische, Einfluss durch Saure ader Castingsvorgänge, Freisetzung von kationen (Pflanzennährstoffe) ermöglicht Bildung Tonminérale -> chemische Verwitterung in Klimaregionen der Erde mit unter- schiedlicher Geschondigkeit je höner Temperaturen und Niederschläge, desto Intensiver in immerfeuchten Tropen bis fünfmal so stark, wie in mittleren Breiten → dodurch größere Mächtigkeit der Böden Bodenfruchtbarkeit hängt von chemischen Eigenschaften vier der mineralischen Substanz ab Bodent) Bod Ms Die Bedeutung des pH-Wertes -> Speichervermögen von Pflanzennährstoffen und Austauschkapazität um diese an die Pflanzen abzugeben nur Tonminerale besitzen diese Fähigkeit →> sie bestehen aus mehreren Molekülschichten (→> Schichtsilikate, die sich strukturell durch Anzahl der Silikatschichten unterscheiden) Kationen austauschkapazität bei Dreischichttonmineralen sehr großen da lonen zwischen den Schichten → überwiegend in mittleren Breiten Zweischichttonminerale sehr austauschschwach → immerfeuchte Tropen und Feuchtsavanne (wo niederschlagsreich) -> Fruchtbarkeit der meisten tropischen Böden durch Austausch- kapazität geringer als die der Außentropen hem wung Tormendung Verwesung Hung reche AMA Wat k Saure M7 Folgen des Säureeintrags in den Boden belts (CM Amin Schwermotale Tanminerale Fherwituce des Bodensversage Anreicherung von Säurem und Schwermetalen M nach Dietrich Schroeder. Bo denkunde in Stichworten. Kiel Hirt 1972, 5.78, und Eduard Mü clenhausen: Die Bodenkunde Frankfurt: OLG Vering 1993 5.25 pH-Wert erheblichen Einschränkung der biotischen Ak- Die gesamten chemischen, biotischen und phyvitäten, Dauert dieser Zustand über längere sikalischen Bodenbildungsprozesse, vor allem Zeit an (z. B. durch den Eintrag saurer Nieder- die Verfügbarkeit und Speicherfähigkeit der Pflanzennährstoffe werden durch den pH-Wert gesteuert. Mit dem pH-Wert wird die Säurekon- entration im Boden angegeben. Der ph-Be- reich, in dem Nutzpflanzen optimal gedeihen, ist unterschiedlich. So beträgt er bei Weizen 65-70 neutraler Bereich), bel Hafer ca. 6 (schwach saurer Bereich) schläge), werden die Bodenlebewesen geschä ligt erster Flüchtling" ist der Regenwurm. Zwar besitzen die Böden verschiedene Puffer systeme, mit denen der Säureeintrag über eine bestimmte Zeit ausgeglichen werden ständiger Säureeintrag führt jedoch zu deren Zerstörung Im Im Endstadium kommt e es vollständigen Auswaschung der Planzennab zur Auch die chemische Verwinterung ist vom ph-stoffe und zur Freisetzung von Metallionen, die Wert abhängig. Je niedriger er ist, desto stärker potenziell Zellgifte sind. Des Weiteren gelangen die chemische Verwitterung. Bei niedrigen pH- diese Metallionen ins Grundwasser und belas Werten stark sauer) kommt es ferner zu einer ten es in erheblicher Weise. 201 Lipine Seurer Reges Nahifwandung insbesondere Kam und Migu M7 nach Joerg Kubert Matzner Dieter Murach: Saurer Regen und Waldsterben. Göttin gen Verlag Die Werkstatt 1984, Fitn Humusbildung: - physikalischer und chemischer Umwandlungsprozess organischer Substanz durch Edaphon (= Kleinlebewesen, Mikroorganisment) Entstehung Mineralstoffe, Kohlenhydrate, Eiweiße, ... →> weitere Umwandlung in Huminstoffe (Huminkalloide) →letzte Stufe beind Abbow = Mineralisierung organische Sub- stanzen werden zu Humin kolloide entscheiden ganischen I mit den Tonmineralen über Fruchtbarkeit des Bodens Lureme gesmitgew 29260X-404 29260X1405 Saurer Regen -> Humin kolloide speicher ebenfalls Pflanzennährstoffe, Austausch- kapazität ist aber um Zwei- oder Dreifaches höher als bei Ton Mineralel, ebenso Anlagerung von Wasser und Gasen viel höher → Böden mit hohem Anteil an Huminstoffen besonders fruchtbar Bodenluft und Bodenwasser Boden luft führt Sauerstoff zur organismen zu der Boden- Atmung des ausgeschiedenen Kohlendioxids in Atmosphäre liche Volumina an cuft in Böden →> tonhaltige Boden gute Austauschkapazität, aber schlecht durch betet Bodenwasser lebenswichtiger Faktor für Pflanzen für Fotosynthese, Transport lebensnotwendiger nötig Mineralstoffe as lonen zu den Pflanzen pH-Wert - Steuerung der chemischen, biotischen und physikalischen Boden bildungsprozesse sowie Verfügbarkeit und Speichering essentieller Pflanzemährstoffe durch den ptt-wert C -> gibt Säurekonzentration des Bodents an - ptt-Bereich zum optimalen Gedeihen unterschiedlich - chemische verwitterung auch von ptt-Wert abhängig →> je niedriger, desto starker die verwitterung niedrige +-Werte (stark sover) führenfeur Einschrän- PH-1 kung der biotischen Aktivität Schädigung der Bodenlebewesen bei längerem Andavern des zustandes →> Böden besitzen Puffersysteme", doch nach längerer Zeit kein Ausgleich mehr möglich, da ständiger Säureeintrag sie zerstört → Endstadium führt zu vollständiger Auswaschung der Pflanzennährstoffe und Freisetzung von Metallionen → potentielle Zellgifte, gelangen this Grundwasser was macht einen Boden fruchtbar? honer Anteil an Huminstoffen. Kationenaustauschkapazität und weitere Nährstoffe PH-Wert (geringer Säureeintrag) möglichst Dreischichttonminerale - Bottenwasser / Wasserspeicherkapazität - Bodenluft / Durchlüftung des Bodens durch Bodenfauna →→ Gdsaustausch, Durchwurzel- barkeit Die Böden der tropischen Regenwälder Die Böden in den Tropen sind sehr alt und ihre Mineralien daher stark ausgewaschen. Infolge der starken chemischen und physikalischen Verwitterung liegt der C-Horizont der Böden, das Ausgangsgestein, sehr tief (meist 5- 20m), sodass die Pflanzenwurzeln die enthaltenen Primärmineralien nicht erreichen. Entscheidend für die Bodenfruchtbarkeit ist bei der mineralischen. Substanz deren chemische Eigenschaft, eine bestimmte Menge an Pflanzennährstoffen zu speichern (Speichervermögen) und an die Pflanzen abzugeben (Austauschkapazität). Nur die kleinste Gruppe der mineralischen Substanz, die Tonminerale, besitzt diese Fähigkeit. Die Tonminerale bestehen aus mehreren Molekülschichten. Sie sind Schichtsilikate, die sich strukturell durch ihre unterschiedliche Anzahl von Silikatschichten unterscheiden. Bei den Dreischichttonmineralen ist die Kationenaustauschkapazität besonders groß, da hier die lonen zwischen den Schichten angelagert werden können. Der Abstand zwischen den Grenzflächen der Dreischichttonminerale ist variabel, sodass Wasser zwischen die einzelnen Schichtflächen eindringen kann. Eine lonen-Adsorption findet so auch an inneren Oberflächen und nicht nur an den Außenflächen statt. 5. 6 Tropische Böden zeichnen sich durch eine geringe Nährstoffspeicherkapazität aus. Anstelle von Dreischicht-Tonmineralien, die in gemäßigt-humiden Klimaten vorherrschen, überwiegen hier Zweischichttonminerale (meist Kaolinite). Diese können Nährstoffe weniger gut festhalten, sodass sie rasch ausgeschwemmt werden, gleichgültig o sie natürlichen Ursprungs sind oder durch Düngung zugeführt werden. Bei den Zweischichttonmineralen ist der Schichtflächenabstand nicht variabel (quelbar), sodass sich die lonen nur an den Außenflächen anlagern. Zweischicht-Tonmineral zB Klint (von King, Berg in China, Fundort von Porzelanerde Kaimi Schichachenabstand nicht variabel, nicht quel bar lonen-Adsorption nur an Außen- und Bruchflachen 0000 abgestortene Batter falen out den Boden Böden der Tropen Mokschichten Skizze Aufgabe 3 Zersetzung der Pflanzenreate durch Edaphon Abb. 1: Sorptionsvermögen von Zwei- und Dreischichttonmineralen. (Quelle: Diercke Geographie. Westermann Verlag, 2008, S. 80) Neben der geringen Nährstoffspeicherkapazität ist die hohe Bodenacidität (ph-Wert 3,5-5) eine Ursache für die wenig fruchtbaren Böden der Tropen. Die Bodenacidität führt dazu, dass große Mengen an Wasserstoff- und Aluminiumionen an die Austauscher gelangen und dadurch die Aufnahme der Nährelemente durch die Pflanzenwurzeln gehemmt wird. Entstehung Hurmus Dreischicht- Tonmineral 2B. Montmontant (von Montmorillon, Ort in Frankreich, her witman beschrieben) > Mykorrhiza-Pilz nicht Nährstoffe aus Humus auf Schichtfächenabstand variabel, gut quelbir durch Entritt von Wasser lonen-Adsorption vor wiegend an inneren Oberflächen sowie an Außen- und Bruchflächen. Nährstoffkreislauf im tropischen Regenwald Pflanzen wachsen Pitz gibt Nährstoffe an Wirt ab 1. Die abgestorbenen Blätter fallen herab auf den Boden 2 pelanzenreste werden durch Edaphon zersetzt. 3. Es entsteht nährstoffreicher Humus 4 Der Mykorrhiza-Pilz nimmt die Nährstoffe aus dem Humus auf Abgabe der Nährstoffe an die Wurzeln des Wirts Pflanzen wachsen heran, Förderung. des Pflanzenwachstums Böden der Tropen Desweiteren führen die hohen Niederschläge, ungünstige Gefügeeigenschaften und Verdichtung zu einer temporären Vernässung der Böden. Dadurch entstehen Wasserstaus, kommt Eisen- und Aluminiumoxidanreicherungen im A-Horizont (Oberboden) und krustenartigen Verhärtungen. Die hohe Konzentration von Eisenoxiden im Boden bedingt auch die typische Rotfärbung der ferralitischen Böden, Drei Viertel der Böden der tropischen Regenwälder sind sehr nährstoffarm. Dennoch besitzen die tropischen Regenwälder eine enorme Produktivität Pro Jahr werden in tropischent Regenwälder mehr als 30t Biomasse pro Hektar Waldflächer produziert (ein heimischer Buchenwald produziert ca. 13t/ha). Abb.: Bodenprofil in Amazonien Aufgabe: Charakterisiert tropische Böden, indem ihr die Eigenschaften stichpunktartig auflistet. 1. Nennt (schriftlich) mit Hilfe des AB ("2AB Boden") in der Datei "Die Tropen-Boden" Merkmale des tropischen Bodens. Ergänzend hierzu könnt ihr im Buch S. 21 M7 lesen. 2. Bearbeitet im Buch S. 14/15 Aufgaben 3 und 4. 3. Zeichnet eine Skizze, anhand der ihr am Mittwoch mit eigenen Worten den kurzgeschlossenen Nährstoffkreislauf erläutern könnt. Nährstoffe zirkulieren beständig im System und nichts geht verloren Aufgabe 1 Merkmale der tropischen Böden - sehr alt → Mineralien stark ausgewaschen - C- Horizont (Ausgangsgestein) liegt durch physikalische und chemische verwitterung sehr tief Pflanzenwurzeln erreichen Arithärmineralien nicht → chemische Eigenschaften (Speichervermögen, Austausch kapazität I der mineralischen Sub- stanz ausschlaggebend für Bodenfruchtbarkeit -> durch Molekutschichten nur bei Tonmineralen Aufgabe 3 S.14 Der Stockwerkbau ist ein charakteristisches Merkmal des tropischen Regenwaldes. Die höchste Einheit bilden hierbei die Baumriesen, die bis zu 70 Meter hoch wachsen. Das eigentliche geschlossene Blätterdach bildet aber die kronenschicht in 30 bis 40 Metern Höhe, die zugleich die Zone der höchsten Artenvielfalt bildet. Durch das nahezu geschlossene Blätterdach der oberen Baumschicht dringt nur wenig Licht in die da- runterliegenden Stockwerke", wodurch ab der unteren Baumschicht ledig- lich eine diffuse Sonneneinstrahlung besteht. Der tropische Regenwald wächst nicht aus, sondern auf dem Boden! geringe Nährstoffspeicherkapazität durch Zweischichttonminerale (Kaolinit) Uschichtflächenabstand nicht quellbar, lonen nur an Außenflächen ptt-Wert 3,5 - 5) Redesocia Bode Hemmung der Aufnahme von Nährelementen durch Wasserstoff- und Aluminiumionen an den Austauschern temporäre Vernässur durch Niederschläge, ungünstige Gefügeeigenschaften und Verdichtung -> Wasserstaus, Eisen- krustenartige Verhärtungen. Rotfärbung der ferralitischen Böden durch Eisenoride →> - sehr nährstoffarm, dennoch enorme Produktivität -> mehr als 30+ Biomasse pro Hektar Waldfläche Hauptbestandteile Aluminium rötlich-gelbe Färbung dünne Humusschicht, da durch klimatische Verhältnisse organische Substanz schnell abgebaut wird giftig für Bodenorganismen Boden vertessem dch. Nährstoffe etc. Franzen, frugt Boden folge beachten, O Runezeiten Zusammenspiel von den 3 Geofaktoren in den Tropen Aufgabe 4 5:14 A - Nährstoffe sind fast ausschließlich in den Pflanzen gespeichert - abgestorbenes, abfallendes Laub wird am Boden durch Edaphon zersetzt →die freigesetzten Nährstoffe dringen flachen Wurzeln der Baumriesen sofort wieder aufgenommen und in den Kreislauf zurückgegeben die dume oberflächliche Humusschicht ein und werden von den Ökosystem des kurzgeschlossenen Nährstoffkreislaufs Klima Ⓒ Bodentyp: Ferralsole Platz schaffen und Flächen roden -> die Hefer liegenden nährstoffarmen Böden sind nicht miteinbezogen kurzgeschlossener Nährstoffkreislauf B Mykorrhiza-Pilze fördern Pflanzenwachstum, indem sie die Nährstoffaufnahme im Wurzelbereich erhöhen → Pitz lebt von Fotosynthese produkten des Wirts, im Gegenzug Bereitstellung von Nährstoffen → Herstellung aus Verbindungen, Aufnahme aus Humusschicht für Ernährung des Wirt Vorteile nutzen. Defizite ausgleichen Merkmale von tropischen Böden -rote Färbung (Eisenoxidanreicherung) nährstoffor - sehr alt - Mineralien stark ausgewaschen Zweischichttonminerale (Kaolinit), geringe vegetation 0/0 Welche Konsequenzen hat es für die Landwirtschaft?! 3. 3- hohe Bodenacidität an der Oberfläche hohe Produktivität C- Horizont sehr tief, Wurzeln erreichen Nährstoffe vom Ausgangsgestein nicht dünne Humusschicht VJ temporäre Vernässung Mächtigkeit von 8-10