Theory Flashcards
Was ist ein Paläoboden und woran erkennt man einen Paläoboden?
Ein Paläoboden ist ein fossiler Boden, der in früheren geologischen Zeiträumen gebildet wurde. Man erkennt ihn daran, dass er von jüngeren Sedimenten überlagert und oft durch Verwitterung, Färbung oder Struktur von heutigen Böden abweicht.
Wie wird Boden definiert?
Boden ist die obere Erdkruste, die aus mineralischen und organischen Bestandteilen besteht, in der Pflanzen wachsen und die durch physikalische, chemische und biologische Prozesse geformt wird.
Welche bodenbildenden Prozesse kennen sie?
Zu den bodenbildenden Prozessen gehören Verwitterung, Humusbildung, Tonverlagerung (Lessivierung), Podsolierung, Vergleyung, und Versalzung.
Was ist Streu?
Streu bezeichnet die abgestorbenen organischen Materialien wie Blätter, Zweige oder Tierreste, die sich auf der Bodenoberfläche ansammeln und später zu Humus zersetzt werden.
Was ist die Pedosphäre?
Die Pedosphäre ist die äußerste Schicht der Erdkruste, in der Bodenbildungsprozesse ablaufen. Sie ist der Bereich, in dem Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre zusammenwirken.
Wichtige Elemente der Pedosphäre
Die wichtigsten Elemente der Pedosphäre sind Sauerstoff (O), Silizium (Si), Aluminium (Al), Eisen (Fe), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Natrium (Na), Kalium (K) und Wasserstoff (H). Diese Elemente bilden die mineralischen und organischen Bestandteile des Bodens.
Woraus besteht Boden und wie setzen sich diese Bodenbestandteile quantitativ zusammen?
Boden besteht aus vier Hauptbestandteilen:
* Mineralische Substanz (~45%): Sand, Schluff und Ton.
* Organische Substanz (~5%): Humus und organisches Material.
* Wasser (~25%): Bodenwasser im Porenraum.
* Luft (~25%): Bodenluft im Porenraum.
Was ist ein Pedon?
Ein Pedon ist die kleinste dreidimensionale Bodeneinheit, die alle Eigenschaften eines bestimmten Bodens repräsentiert. Es reicht von der Bodenoberfläche bis in den unveränderten Untergrund und misst meist 1 bis 10 Quadratmeter.
Permafrostböden: Entstehungsbedingungen und Entstehungsprozess
Permafrostböden entstehen in Regionen, in denen die Bodentemperaturen mindestens zwei Jahre lang unter 0°C bleiben. Der Boden friert, weil das Klima dauerhaft kalt ist, wodurch Wasser im Boden gefriert und dieser dauerhaft gefroren bleibt.
Nennen Sie 6 Bodenfunktionen und beschreiben Sie diese:
Lebensraumfunktion: Böden bieten Lebensraum für Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen.
Regulationsfunktion: Sie regulieren Wasser- und Stoffkreisläufe, z.B. bei der Wasseraufnahme und -speicherung.
Filterfunktion: Böden filtern Schadstoffe aus dem Wasser und tragen zur Reinigung des Grundwassers bei.
Nährstoffspeicher: Böden speichern Nährstoffe, die von Pflanzen genutzt werden können.
Rohstofflieferant: Böden liefern Rohstoffe wie Ton, Kies oder Sand.
Kohlenstoffspeicherung: Böden speichern organischen Kohlenstoff und spielen so eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf.
Welche bodenbildenden Faktoren kennen Sie?
Die Hauptfaktoren der Bodenbildung sind:
* Ausgangsgestein
* Klima
* Organismen (Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen)
* Relief
* Zeit
* Menschliche Einflüsse
Welche Parameter beeinflussen die jeweils verschiedenen abiotischen Bodenbildungsfaktoren?
Klima: Temperatur, Niederschlag, Wind.
Ausgangsgestein: Mineralzusammensetzung, Härte, Verwitterungsneigung.
Relief: Hangneigung, Höhenlage, Exposition.
Zeit: Dauer, in der die Bodenbildung stattfindet.
Wasserhaushalt: Verfügbarkeit und Bewegung von Wasser.
Beschreiben Sie das Verhalten des Biomasseabbaus bei verschiedenen Temperaturen und Feuchtebedingungen.
Bei höheren Temperaturen beschleunigen sich mikrobiologische Aktivitäten, was den Biomasseabbau fördert.
Hohe Feuchtigkeit fördert den Abbau, solange Sauerstoff vorhanden ist (aerobe Bedingungen).
Bei niedrigen Temperaturen und trockenem Boden verlangsamt sich der Abbau deutlich, da Mikroorganismen inaktiv werden.
Überschüssige Feuchtigkeit (Staunässe) führt zu anaeroben Bedingungen, die den Abbau verlangsamen und Methanbildung fördern.
Wie beeinflusst das Klima die Bodenbildung?
Das Klima beeinflusst die Verwitterung des Ausgangsgesteins, den Wasserhaushalt, die Aktivität der Bodenorganismen und den Stoffkreislauf. In warmen und feuchten Klimaten erfolgt die
Bodenbildung schneller durch intensive Verwitterung und höhere biologische Aktivität. In kalten oder trockenen Gebieten verlangsamt sich die Bodenbildung.
Wie beeinflusst das Relief die Bodenbildung?
Das Relief bestimmt den Wasserabfluss, die Erosion und die Sedimentakkumulation.
Steile Hänge: Schneller Wasserabfluss und Erosion, was die Bodenbildung verlangsamt.
Flache Gebiete: Wasser kann sich sammeln, was die Bodenbildung durch Staunässe und Akkumulation von Sedimenten beschleunigt.
Wie beeinflusst Bodenwasser die Bodenbildung?
Bodenwasser ist entscheidend für Verwitterungsprozesse, den Transport von Nährstoffen und die Aktivität von Bodenorganismen. Es fördert die chemische Verwitterung, die Lösung von Mineralien und die Bildung von Tonmineralien. Zu viel Wasser kann Staunässe verursachen, während Trockenheit den Bodenbildungsprozess verlangsamt.
Biotische Bodenbildungsfaktoren: Welche Faktoren wären das und was ist ihre Bedeutung?
Zu den biotischen Bodenbildungsfaktoren zählen Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen:
* Pflanzen: Durch ihre Wurzeln tragen sie zur physikalischen Verwitterung bei und liefern organische Substanz (Humus).
* Tiere: Bodenorganismen wie Regenwürmer mischen den Boden und verbessern die Bodenstruktur.
* Mikroorganismen: Sie zersetzen organisches Material und wandeln Nährstoffe um, die für Pflanzen verfügbar sind.
Holozän und Pleistozän: Welche Zeiträume umfassten diese beiden Erdzeitalter?
Pleistozän: Vor etwa 2,6 Millionen Jahren bis ca. 11.700 Jahren. Es war geprägt von mehreren Eiszeiten.
Holozän: Begann vor etwa 11.700 Jahren und dauert bis heute an. Es ist das aktuelle, warme Zwischeneiszeitalter.
Beschreiben Sie den Schalenaufbau der Erde (Hauptbestandteile, Tiefen):
Erdkruste: 0–70 km tief, besteht aus ozeanischer (dünn, basaltisch) und kontinentaler Kruste (dicker, granitisch).
Erdmantel: 70–2.900 km tief, fest, aber plastisch, besteht vor allem aus Silikaten (Peridotit).
Äußerer Kern: 2.900–5.150 km tief, flüssig, hauptsächlich Eisen und Nickel.
Innerer Kern: 5.150–6.371 km tief, fest, hauptsächlich Eisen und Nickel.
Stellen Sie den Kreislauf der Lithosphäre dar:
Bildung: Magma aus dem Erdmantel kühlt ab und bildet Gesteine (Vulkanismus).
Verwitterung: Gesteine an der Oberfläche zerfallen durch physikalische, chemische und biologische Verwitterung.
Sedimentation: Verwitterungsprodukte werden abgelagert und bilden Sedimente.
Diagenese: Sedimente verfestigen sich zu Sedimentgesteinen.
Metamorphose: Gesteine werden durch Druck und Temperatur umgewandelt.
Subduktion und Aufschmelzung: Gesteine werden in den Erdmantel gezogen, schmelzen auf und der Zyklus beginnt von Neuem.
Was ist der Unterschied zwischen Magma und Lava?
Magma ist geschmolzenes Gestein, das sich im Erdinneren befindet.
Lava ist Magma, das an die Erdoberfläche gelangt ist und abkühlt.
Tiefengesteine – Was sind Charakteristika?
Tiefengesteine (auch Plutonite genannt) entstehen, wenn Magma langsam im Erdinneren abkühlt. Charakteristika:
Grobkörnige Struktur, da die Mineralien Zeit haben, große Kristalle zu bilden.
Häufige Beispiele: Granit, Diorit, Gabbro.
Vulkanite – Was sind Charakteristika?
Vulkanite (auch Ergussgesteine genannt) entstehen, wenn Lava schnell an der Erdoberfläche abkühlt. Charakteristika:
Feinkörnige oder glasige Struktur, da die Kristallisation schnell erfolgt.
Häufige Beispiele: Basalt, Andesit, Rhyolith.
Erklären Sie die Begriffe Diagenese und Metamorphose:
Diagenese: Prozess, bei dem lockere Sedimente durch Druck und chemische Vorgänge verfestigt werden und zu Sedimentgesteinen werden.
Metamorphose: Umwandlung von Gesteinen durch hohen Druck und Temperatur, ohne dass das Gestein aufschmilzt. Es entstehen metamorphe Gesteine wie Schiefer oder Marmor.
Wie entstehen Sedimentgesteine?
Sedimentgesteine entstehen durch die Ablagerung, Verfestigung (Diagenese) und Verwitterung von Sedimenten (Sand, Schlamm, Ton). Diese werden in Schichten abgelagert und durch Druck und chemische Prozesse verfestigt. Beispiele: Sandstein, Kalkstein.
Was sind Minerale?
Minerale sind natürliche, anorganische Feststoffe mit einer definierten chemischen Zusammensetzung und einer geordneten Kristallstruktur. Sie sind die Grundbausteine von Gesteinen.
Welche Mineralgruppen kennen Sie?
Die wichtigsten Mineralgruppen sind:
*Silikate (z.B. Quarz, Feldspat)
*Oxide (z.B. Hämatit)
*Sulfide (z.B. Pyrit)
*Sulfate (z.B. Gips)
*Carbonate (z.B. Calcit)
*Halogenide (z.B. Halit)
* Phosphate (z.B. Apatit)
Erklären Sie die verschiedenen Strukturen primärer Silikate:
Primäre Silikate bestehen aus Silizium-Sauerstoff-Tetraedern (SiO₄), die sich unterschiedlich anordnen:
* Inselsilikate: Isolierte Tetraeder, z.B. Olivin.
* Gruppensilikate: Tetraederpaare, z.B. Epidot.
* Kettensilikate: Einzelne oder doppelte Ketten von Tetraedern, z.B. Pyroxen (Einfachkette), Amphibol (Doppelkette).
* Schichtsilikate: Tetraeder sind zu Schichten verbunden, z.B. Glimmer.
* Gerüstsilikate: Tetraeder bilden ein dreidimensionales Netzwerk, z.B. Quarz, Feldspat.
Nennen Sie die wichtigsten primären Silikate – Welche Unterschiede bestehen zwischen den verschiedenen primären Silikaten?
Olivin: Inselsilikat, hohe Dichte, häufig in basischen Gesteinen.
Pyroxen: Kettensilikat (Einfachkette), dunkel, häufig in magmatischen Gesteinen.
Amphibol: Kettensilikat (Doppelkette), enthält Wasser, oft in metamorphischen Gesteinen.
Feldspat: Gerüstsilikat, bildet große Kristalle, Hauptbestandteil der Erdkruste.
Quarz: Gerüstsilikat, sehr hart, chemisch stabil, in vielen Gesteinsarten. Unterschiede bestehen in der Kristallstruktur, chemischen Zusammensetzung und Härte.
Erklären Sie den prinzipiellen Aufbau primärer Silikate:
Primäre Silikate bestehen aus Silizium-Sauerstoff-Tetraedern (SiO₄). Diese Tetraeder sind die Grundeinheit und können auf verschiedene Weisen verbunden sein (Einzel, Ketten, Schichten, Gerüste). Die Anordnung der Tetraeder bestimmt die Eigenschaften und Struktur des jeweiligen Silikatminerals.
Aufbau und Bedeutung von Tonmineralen:
Tonminerale bestehen aus Schichten von Silizium-Sauerstoff-Tetraedern und Aluminium-Oxid-Oktaedern. Sie haben eine große Oberfläche und eine hohe Kationenaustauschkapazität, wodurch sie wichtige Rollen bei der Speicherung von Nährstoffen und Wasser sowie in der Bodenfruchtbarkeit spielen.
Welche Tonminerale kennen Sie, was sind ihre Charakteristika?
Kaolinit: Ein 1:1-Tonmineral, stabil, geringe Quellfähigkeit, wichtig in tropischen Böden.
Illit: Ein 2:1-Tonmineral, geringe Quellfähigkeit, häufig in gemäßigten Klimazonen.
Vermiculit: Ein 2:1-Tonmineral, hohe Quellfähigkeit und Kationenaustauschkapazität.
Smektit (Montmorillonit): Ein 2:1-Tonmineral, sehr hohe Quell- und Schrumpffähigkeit.
Chlorit: Ein 2:1:1-Tonmineral, stabil und häufig in metamorphischen Böden.
Was sind 1:1-Tonminerale und wie unterscheiden sie sich von 2:1-Tonmineralen?
1:1-Tonminerale (z.B. Kaolinit) bestehen aus einer Schicht Silizium-Tetraeder und einer Schicht Aluminium-Oktader. Sie haben eine geringe Quellfähigkeit und stabile Strukturen.
2:1-Tonminerale (z.B. Illit, Smektit) haben zwei Schichten Silizium-Tetraeder und eine Schicht Aluminium-Oktader dazwischen. Sie haben höhere Quell- und Schrumpffähigkeiten sowie eine größere Kationenaustauschkapazität.
Beschreiben Sie die Bildung von Tonmineralen durch den Prozess der Veränderung der Zwischenschicht am Beispiel des Glimmers:
Beim Verwitterungsprozess von Glimmer, der ein 2:1-Silikat ist, werden Kationen wie Kalium (K⁺) in der Zwischenschicht ausgewaschen. Dadurch öffnet sich die Struktur, und Wasser sowie andere Kationen können in die Zwischenschicht eindringen, was zur Bildung von Tonmineralen wie Illit oder Smektit führt. Diese Umwandlung führt zu einer Erhöhung der Quell- und Schrumpffähigkeit des Minerals.
Beschreiben Sie die Umwandlung von Tonmineralen am Beispiel des Glimmers:
Der Glimmer (z.B. Biotit oder Muskovit) verwittert durch den Verlust von Kalium (K⁺) in der Zwischenschicht. Dieser Verlust führt dazu, dass die Bindung zwischen den Schichten schwächer wird. Der Glimmer kann sich zu Illit oder weiter zu Smektit umwandeln, je nach Verfügbarkeit von Wasser und anderen Kationen. Dies verändert die Eigenschaften des Materials, insbesondere seine Quellfähigkeit und Stabilität.
Beschreiben Sie die Bildung von Tonmineralen durch Neubildung aus Zerfallsprodukten von Silikaten:
Tonminerale entstehen durch chemische Verwitterung von Silikatmineralen (z.B. Feldspat, Glimmer). Während des Zerfalls werden Silizium, Aluminium und andere Ionen freigesetzt, die in wässriger Lösung gelöst und zu neuen Mineralen umkristallisieren. Diese Neubildung führt zur Entstehung von Tonmineralen wie Kaolinit, Illit oder Smektit, abhängig von den vorherrschenden Umweltbedingungen (Temperatur, pH-Wert, Wasserverfügbarkeit).
Erklären Sie den Begriff der spezifischen Oberfläche; wovon ist diese abhängig?
Die spezifische Oberfläche beschreibt die Oberfläche eines Materials pro Masseneinheit (z.B. m²/g). Sie ist entscheidend für die Adsorption von Wasser und Ionen. Die spezifische Oberfläche hängt von der Partikelgröße und der Porosität des Materials ab – je kleiner die Partikel und je poröser das Material, desto größer die spezifische Oberfläche. Tonminerale haben wegen ihrer feinen Struktur besonders große spezifische Oberflächen.
In welcher Größenordnung liegt die innere und äußere Oberfläche der Tonminerale Illit, Vermiculit und Montmorillonit?
- Illit: Außere Oberfläche: 70–120 m²/g, keine nennenswerte innere Oberfläche (geringe Quellfähigkeit).
- Vermiculit: Außere Oberfläche: 100–150 m²/g, innere Oberfläche: bis zu 600–700 m²/g (hohe Quellfähigkeit).
- Montmorillonit (Smektit): Außere Oberfläche: 80–120 m²/g, innere Oberfläche: bis zu 800–900 m²/g (sehr hohe Quellfähigkeit).
Was ist die elektrische Doppelschicht?
Die elektrische Doppelschicht besteht aus zwei parallelen Lagen elektrischer Ladungen an der Oberfläche von Mineralen oder Partikeln in einer wässrigen Lösung. Eine Schicht besteht aus festgebundenen negativen Ladungen (z.B. an der Oberfläche eines Tonminerals), die zweite Schicht besteht aus positiv geladenen Ionen (Kationen), die aus der Lösung angelagert werden. Diese Doppelschicht beeinflusst die Wechselwirkungen zwischen Mineraloberflächen und gelösten Stoffen.
Beschreiben Sie die Ladungsverhältnisse von Silikatschichten der Tonminerale:
Die Silikatschichten der Tonminerale tragen meist eine negative Ladung, die durch den Ersatz von Si⁴⁺ durch Al³⁺ oder durch Mg²⁺ in den Oktaederlagen entsteht (Isomorpher Ersatz). Diese negative Ladung wird durch Kationen (z.B. K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) in der Zwischenschicht ausgeglichen. Die Anzahl und Art der Ladung sowie die Austauschbarkeit der Kationen bestimmen die Kationenaustauschkapazität (CEC) und das Quellverhalten des Tonminerals.
Charakterisieren Sie die wichtigsten Oxide und Hydroxide:
Oxide:
* Hämatit (Fe₂O₃): Ein Eisenoxid, rotbraune Farbe, häufig in tropischen Böden. Es ist hart und stabil und beeinflusst die Bodenfarbe.
* Magnetit (Fe₃O₄): Eisenoxid mit magnetischen Eigenschaften, schwarz, ebenfalls in Böden mit hohem Eisenanteil.
* Quarz (SiO₂): Häufigstes Siliziumoxid, sehr widerstandsfähig gegen Verwitterung, bildet den Hauptbestandteil vieler Böden und Sedimente.
Hydroxide:
* Goethit (FeO(OH)): Eisenhydroxid, gelbbraune Farbe, bildet sich unter feuchten Bedingungen durch Eisenoxidation.
* Gibbsit (Al(OH)₃): Aluminiumhydroxid, häufig in tropischen Böden (Laterit), entsteht durch intensive Verwitterung und Auswaschung von Silikaten.
Charakterisieren Sie die wichtigsten Karbonate:
- Calcit (CaCO₃): Weißes bis transparentes Karbonatmineral, Hauptbestandteil von Kalkstein, reagiert stark mit Säuren (z.B. Essigsäure). Verbreitet in Böden arider Regionen.
- Dolomit (CaMg(CO₃)₂): Enthält sowohl Calcium als auch Magnesium. Ähnlich wie Calcit, jedoch weniger reaktionsfreudig mit Säuren. Bildet oft Karbonatgesteine wie Dolomitgestein.
- Aragonit (CaCO₃): Polymorph von Calcit, tritt vor allem in marinen Sedimenten auf, weniger stabil als Calcit.
Worin besteht der Unterschied zwischen Calcit und Dolomit?
Calcit besteht ausschließlich aus Calciumcarbonat (CaCO₃), während Dolomit sowohl Calcium- als auch Magnesiumionen enthält (CaMg(CO₃)₂).
Calcit reagiert schneller und intensiver mit Säuren (z.B. Salzsäure), während Dolomit eine schwächere Reaktion zeigt.
Wie entstehen Lösskindel?
Lösskindel sind kleine, rundliche Kalkkonkretionen, die in Lössböden vorkommen. Sie entstehen durch die Ausfällung von Calciumcarbonat aus dem Bodenwasser, das in Löss sedimentiert wurde. Bei abnehmender Feuchtigkeit kristallisiert das Kalzium aus und formt kleine, oft runde Konkretionen. Dieser Prozess findet meist in ariden oder semi-ariden Gebieten statt.
Wie ist das Edaphon definiert?
Das Edaphon umfasst alle im Boden lebenden Organismen, sowohl die Flora (wie Pilze, Algen) als auch die Fauna (wie Bakterien, Regenwürmer, Insektenlarven). Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Bodens und spielt eine zentrale Rolle in den biologischen Prozessen wie der Zersetzung von organischem Material und der Nährstoffkreisläufe.
Wie können die Bodenlebewesen eingeteilt werden?
Bodenlebewesen können nach ihrer Größe, ihrem Lebensraum und ihrer Funktion im Boden eingeteilt werden:
* Größenklassifikation: Mikroorganismen (Bakterien, Pilze), Mesofauna (Milben, Springschwänze), Makrofauna (Regenwürmer, Insekten).
* Funktion: Zersetzer, Pflanzenwurzelsymbionten, Räuber, Parasiten.
* Lebensraum: Bodenoberfläche, Streuschicht, mineralische Bodenschicht.
Einteilung der Bodenlebewesen und Charakteristika:
- Mikroorganismen: Bakterien, Pilze, Algen, Protozoen. Sie sind hauptsächlich für die Zersetzung organischer Substanz und Nährstoffumsetzung verantwortlich.
- Mesofauna: Milben, Springschwänze, Nematoden. Sie regulieren die mikrobielle Population und zersetzen organische Substanz.
- Makrofauna: Regenwürmer, Käfer, Tausendfüßler. Sie mischen den Boden und verbessern die Bodenstruktur durch ihre Grabaktivität.
Allgemeine Charakteristika von Bakterien, Pilzen, Actinomyceten:
Bakterien: Einzellige Mikroorganismen, vielfältige Stoffwechseltypen (aerob, anaerob), spielen eine wichtige Rolle bei der Zersetzung organischer Stoffe und Nährstoffumsetzung (z.B. Stickstofffixierung).
Pilze: Bilden ein Myzelnetzwerk im Boden, zersetzen schwer abbaubares organisches Material (z.B. Lignin) und sind wichtige Symbionten für Pflanzen (Mykorrhiza).
Actinomyceten: Bakterienähnliche Mikroorganismen, die oft fadenförmige Strukturen bilden, wichtige Rolle bei der Zersetzung von komplexen organischen Stoffen (z.B. Zellulose) und Produktion von Antibiotika.
Welche speziellen Bakteriengruppen im Boden kennen Sie und welche Funktionen üben diese aus?
Stickstofffixierende Bakterien (z.B. Rhizobium): Fixieren atmosphärischen Stickstoff (N₂) und machen ihn für Pflanzen verfügbar (Symbiose mit Leguminosen).
Nitrifizierende Bakterien (z.B. Nitrosomonas, Nitrobacter): Wandeln Ammonium (NH₄⁺) in Nitrat (NO₃⁻) um, was für Pflanzen verfügbar ist.
Denitrifizierende Bakterien (z.B. Pseudomonas): Reduzieren Nitrat (NO₃⁻) zu gasförmigem Stickstoff (N₂), besonders unter anaeroben Bedingungen.
Ammonifizierende Bakterien: Zersetzen organische Stickstoffverbindungen und setzen Ammonium frei.
Was sind Mykorrhiza, welche Funktionen üben sie im Boden aus und welche Vorteile entstehen durch ihre Existenz?
Mykorrhiza sind symbiotische Verbindungen zwischen Pilzen und den Wurzeln von Pflanzen. Der Pilznetzwerk (Myzel) erweitert die Wurzeloberfläche, wodurch die Pflanze besser Wasser und Nährstoffe (insbesondere Phosphat) aufnehmen kann.
Funktionen im Boden: Sie verbessern die Nährstoffaufnahme, fördern die Bodenstabilität durch das Pilzgeflecht und tragen zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit bei.
Vorteile: Pflanzen erhalten mehr Nährstoffe und Wasser, was ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Stress (z.B. Trockenheit) erhöht. Der Pilz profitiert von den organischen Verbindungen, die die Pflanze über die Photosynthese produziert.
Nennen Sie einige Klassifikationssysteme zur Einteilung der Bodenfauna, geben Sie jeweils Beispiele:
Nach Größe:
*Mikrofauna: Bakterien, Protozoen.
*Mesofauna: Milben, Springschwänze.
*Makrofauna: Regenwürmer, Insektenlarven.
Nach Funktion:
*Zersetzer (Detritivoren): Regenwürmer, Pilze, Bakterien.
*Herbivoren: Nematoden, Larven von Insekten.
*Räuber: Raubmilben, Spinnen.
Nach Lebensraum:
*Endogäisch (im Boden lebend): Regenwürmer.
*Epigäisch (an der Bodenoberfläche): Springschwänze, Ameisen.
*Anokie (in organischem Material): Pilzmückenlarven.
Aufgaben, Tätigkeiten und Wirkungen von Regenwürmern:
*Durchmischung des Bodens: Regenwürmer graben Gänge und mischen organisches Material mit mineralischem Boden, was die Bodenstruktur verbessert.
*Bioturbation: Ihre Bewegungen lockern den Boden und verbessern die Durchlüftung und Wasserdurchlässigkeit.
*Zersetzung von organischem Material: Sie verarbeiten organische Substanz und fördern die Nährstofffreisetzung.
*Humusbildung: Regenwürmer tragen zur Bildung von Ton-Humus-Komplexen bei.
*Förderung der Bodenfruchtbarkeit: Regenwurmkot ist nährstoffreich und verbessert die Bodenfruchtbarkeit.
Wir haben den Begriff der Bioporen besprochen – was sind die Charakteristika?
Bioporen sind stabile Hohlräume im Boden, die durch die Aktivität von Bodenorganismen wie Regenwürmern oder Wurzeln entstehen.
Charakteristika: Sie sind größer als andere Poren, gut durchlüftet, und fördern die Wasserinfiltration und Wurzelpenetration. Bioporen verbessern die Durchwurzelbarkeit des Bodens und erleichtern die Durchmischung und Belüftung.
In welchen Größenordnungen kommen die unterschiedlichen Bodenorganismen im Boden vor?
*Bakterien: 10⁷–10⁹ Zellen pro Gramm Boden.
*Pilze: 10–100 Meter Myzel pro Gramm Boden.
*Protozoen: 10⁴–10⁶ Zellen pro Gramm Boden.
*Nematoden: 10–100 Individuen pro Gramm Boden.
*Regenwürmer: 10–300 Individuen pro Quadratmeter.
Wie setzt sich die organische Substanz eines Bodens zusammen (Größenordnungen)?
*Frische organische Substanz (Streu): ca. 5–10%.
*Humus: ca. 50–80%, bestehend aus Huminsäuren, Fulvosäuren und Huminen.
*Mikroorganismen und lebende Biomasse: ca. 1–5%.
*Stabile organische Substanz (schwer zersetzbar): ca. 10–20%.
Ökologische Ansprüche der Bodenfauna:
*Feuchtigkeit: Bodenorganismen benötigen eine ausreichende Bodenfeuchte für ihre Aktivität und Fortbewegung.
*Temperatur: Sie sind temperaturempfindlich und bevorzugen moderate Bedingungen (z.B. Regenwürmer zwischen 10–20°C).
*Nährstoffversorgung: Abhängig von der Verfügbarkeit organischen Materials als Nahrungsquelle.
*Sauerstoff: Aerobe Organismen benötigen gut belüftete Böden für den Sauerstoffaustausch.
*pH-Wert: Die meisten Bodenorganismen bevorzugen neutrale bis leicht saure Böden.
Ökologische Ansprüche der Bodenflora:
*Feuchtigkeit: Bodenpilze und Bakterien benötigen eine gewisse Bodenfeuchte, um aktiv zu bleiben.
*Temperatur: Mikroorganismen haben unterschiedliche Temperaturpräferenzen; mesophile Organismen bevorzugen 20–40°C.
*Nährstoffverfügbarkeit: Mikroorganismen benötigen organische Substanz und mineralische Nährstoffe für ihren Stoffwechsel.
*pH-Wert: Viele Bodenmikroorganismen gedeihen am besten bei einem pH-Wert zwischen 6 und 7.
*Sauerstoffgehalt: Aerobe Organismen brauchen Sauerstoff für ihre Stoffwechselprozesse, anaerobe hingegen leben in sauerstoffarmen Bedingungen.
Welche primären und sekundären Prozesse der Bodenbildung kennen Sie?
Primäre Prozesse:
*Verwitterung: Zerfall von Gestein und Mineralien durch physikalische, chemische und biologische Einflüsse.
*Humusbildung: Zersetzung organischen Materials zu Humus, der den Boden fruchtbar macht.
*Mineralisierung: Umwandlung organischer Substanzen in anorganische Nährstoffe (z.B. Stickstoff, Phosphor).
Sekundäre Prozesse:
*Tonverlagerung (Lessivierung): Tonpartikel werden durch Wasser verlagert und lagern sich in tieferen Bodenschichten ab.
*Podsolierung: Nährstoffauswaschung und Bildung von sauren, nährstoffarmen Böden (Podsolen) durch intensive Auswaschung.
*Versalzung: Ansammlung von Salzen in ariden und semi-ariden Gebieten aufgrund von Verdunstung.
*Gleybildung: Bildung von Stauwasserböden durch Wasserüberschuss und Sauerstoffmangel, was zu reduzierenden Bedingungen führt.
Beschreiben Sie die unterschiedlichen Arten der Verwitterung:
Physikalische (mechanische) Verwitterung: Zerfall von Gestein in kleinere Partikel ohne chemische Veränderung.
*Frostverwitterung: Wasser dringt in Gesteinsspalten ein, gefriert und dehnt sich aus, wodurch das Gestein aufgesprengt wird.
*Temperaturverwitterung (thermische Verwitterung): Gesteine dehnen sich bei Hitze aus und ziehen sich bei Kälte zusammen, was Spannungen und Risse verursacht.
*Druckentlastung: Durch das Abtragen von Deckschichten dehnt sich das darunter liegende Gestein aus und zerfällt.
Chemische Verwitterung: Umwandlung von Mineralien durch chemische Reaktionen.
*Hydrolyse: Reaktion von Mineralen mit Wasser, bei der neue Mineralien entstehen.
*Oxidation: Reaktion von Mineralen mit Sauerstoff, z.B. Eisenminerale, die zu Eisenoxid (Rost) oxidieren.
*Karbonatisierung: Reaktion von Kohlensäure mit Kalkstein (CaCO₃), was zur Lösung von Kalkstein führt.
Biologische Verwitterung: Verwitterung durch Organismen.
*Wurzelsprengung: Pflanzenwurzeln dringen in Gesteinsspalten ein und vergrößern diese beim Wachstum.
*Mikroorganismen: Mikroorganismen produzieren Säuren, die Mineralien chemisch zersetzen.
Erklären Sie den Prozess der thermischen Verwitterung:
Thermische Verwitterung (auch Temperaturverwitterung) entsteht durch die Erwärmung und Abkühlung von Gesteinen, was deren Volumen verändert. Gesteine dehnen sich bei Hitze aus und ziehen sich bei Kälte zusammen. Da verschiedene Minerale unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, entstehen Spannungen im Gestein. Diese Spannungen
führen zur Rissbildung und zum Abplatzen der äußeren Schichten des Gesteins. Dieser Prozess ist besonders in Wüsten und Gebirgsregionen wirksam, wo große tägliche Temperaturunterschiede herrschen.
Erklären Sie den Prozess der Frostverwitterung:
Die Frostverwitterung tritt auf, wenn Wasser in Risse und Poren von Gesteinen eindringt. Bei sinkenden Temperaturen gefriert das Wasser zu Eis und dehnt sich um etwa 9% aus. Diese Ausdehnung erzeugt einen hohen Druck auf die umgebenden Gesteinswände, wodurch die Risse weiter aufgesprengt werden. Bei wiederholtem Gefrieren und Auftauen zerfällt das Gestein allmählich in kleinere Partikel. Dieser Prozess ist besonders in Gebieten mit häufigen Frost-Tau-Wechseln aktiv.
Wie funktioniert Salzverwitterung?
Bei der Salzverwitterung dringt salzhaltiges Wasser in Gesteinsporen und Risse ein. Wenn das Wasser verdunstet, kristallisieren die Salze und dehnen sich aus. Diese Ausdehnung erzeugt Druck auf das umliegende Gestein und führt zur Bildung von Rissen oder zum Abplatzen kleiner Gesteinsteilchen. Salzverwitterung tritt häufig in ariden Gebieten oder in Küstennähe auf, wo Salzkonzentrationen hoch sind.
Beschreiben Sie die verschiedenen Prozesse der chemischen Verwitterung:
Hydrolyse: Wasser reagiert mit Mineralien und führt zur Bildung neuer, stabilerer Mineralien. Z.B. wandelt sich Feldspat durch Hydrolyse in Tonminerale um.
Oxidation: Sauerstoff reagiert mit Mineralien, insbesondere Eisen, und führt zur Bildung von Eisenoxiden (z.B. Rost), was das Gestein schwächt.
Hydratation: Mineralien binden Wassermoleküle, was zu einer Volumenzunahme und damit zu Spannungen im Gestein führt.
Lösung: Lösliche Mineralien wie Kalk oder Gips werden durch Wasser vollständig gelöst und aus dem Gestein ausgewaschen.
Carbonatisierung: Kohlensäure (H₂CO₃) im Regenwasser reagiert mit Kalkstein (CaCO₃), was zur Lösung von Kalzium führt und Hohlräume im Gestein schafft.
Wie funktionieren Carbonatverwitterung und Silikatverwitterung?
Carbonatverwitterung: Kohlensäure im Regenwasser reagiert mit Kalziumkarbonat (CaCO₃) in Kalkstein oder Dolomit, wodurch lösliches Calciumhydrogencarbonat (Ca(HCO₃)₂) entsteht. Dies führt zur Auflösung von Kalkgestein und zur Bildung von Karstlandschaften, Höhlen und Hohlräumen.
Silikatverwitterung: Silikatminerale reagieren mit Wasser und Kohlendioxid (CO₂). Dabei werden Kationen wie Kalium, Magnesium oder Kalzium freigesetzt, und die Silikate zerfallen zu Tonmineralen. Ein Beispiel ist die Verwitterung von Feldspat zu Kaolinit.
