Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung

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1 Didaktische FWU-DVD differenziertes Arbeitsmaterial Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung Geographie Klasse 5 12 Trailer ansehen

2 Schlagwörter Calcium(hydrogen)carbonat; China; Dinariden; Doline; Flussterrasse; Fränkische Alb; Gebirge; Geomorphologie; Gips; Höhle; Hydrolyse; Kalk; Kalkfällung; Kalkgestein; Kalklösung; Kalktuff; Karren; Karst; Karstform; Karstlandschaft; Kegelkarst; Kohlensäure; Kohlenstoffdioxid; Korallenriff; Kroatien; Lösung (Chemie); Oberflächenform; Polje; Quellkalk; Quelltuff; Rodung; Schleierfall; Schratten; Schwäbische Alb; Sinterkalk; Slowenien; Stalagmit; Stalaktit; Travertin; Trockental; Tropfstein; Tropfsteinsäule; Venedig; Verkarstung; Verwitterung; Wasser; Weidewirtschaft Systematik Chemie Geographie Umweltgefährdung, Umweltschutz Anorganische Chemie Säure-Basen-Reaktionen Angewandte Chemie Chemie in Alltag und Umwelt Geomorphologie Erdgestaltende Kräfte Geomorphologie Oberflächenformen Hydrographie Binnengewässer Landschaft 2

3 Zum Inhalt Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung (Film 17 min) Einige der eindrucksvollsten Landschaften der Erde entstehen durch den Kreislauf des Kalks die Karstlandschaften. Der Film stellt diese Prozesse der Kalkfällung und Kalklösung vor und zeigt ihre Auswirkungen auf ganz unterschiedliche Weise. Nach der Begriffsklärung und Lokalisation des Karstgebirges als Teil des Dinarischen Gebirges werden einige oberirdische und unterirdische Formen von Karst präsentiert. Im weiteren Verlauf wird die Herkunft des Kalkgesteins geklärt und zur chemischen Verwitterung (Kohlensäureverwitterung) übergeleitet, welche detailliert erläutert wird. Auch die Kalkfällung wird in diesem Zusammenhang vertieft und an Beispielen von Pflanzen, Gestein und Organismen beschrieben. Bei der näheren Betrachtung der Kalkfällung werden der oberirdische Formenschatz der Karstlandschaften (Karren, Schratten, Spalten, Kalktuff / Travertin, Terrassen) und vor allem die Entwicklung von Höhlen(systemen) mit ihren unter irdischen Begleiterscheinungen (Tropfsteine, Sinterkalk) beleuchtet. Durch den Einsturz der durch Höhlen instabilen Oberfläche bilden sich Dolinen oder bei großflächigen Einbrüchen Poljen. Eine Sonderform des Karsts tritt in feuchtheißem Klima mit hohen Niederschlägen auf, der Kegelkarst (z. B. in China oder Vietnam), der sich durch intensive chemische Verwitterung entwickelte. Abschließend wird ein Überblick über die anthropo gene (Abholzung, Beweidung) und die heutige touristische (Höhlentourismus) Nutzung von Karstlandschaften gegeben. Was ist Karst? (Filmsequenz 2:50 min) Mit der Definition von Karst und seiner geographischen Verbreitung als Teil der Alpen und damit des Dinarischen Gebirges werden die Grundlagen der Entstehung von Karstlandschaften und als oberirdische Erscheinungsformen die Karren und Spalten aus Klüften näher betrachtet. Letztere tragen zur Entstehung unterirdischer Höhlen mit teilweise gewaltigen Dimensionen bei, in denen sich Tropfsteine bilden. Durch das Einstürzen des Gesteins über Hohlräumen ergeben sich Dolinen. Zusammenfassend wird der Formenschatz von Karstlandschaften aufgezeigt und die Verwendung des Begriffs Verkarstung erklärt. 3

4 Der Kreislauf des Kalks in der Natur (Filmsequenz 4:30 min) Mit dem Ursprung des Kalkgesteins im Meer während der Jurazeit vor etwa 175 Mio. Jahren wird die Grundlage für die Verwitterung des Kalkgesteins gelegt. Die chemische Verwitterung zerlegt den Kalk in lösliche Produkte, welche das Wasser abtransportieren kann. Mithilfe anschaulicher Animationen wird der Kreislauf des Kalks in seinen Einzelbestandteilen und mit der Rolle des kohlensäurehaltigen Wassers erläutert. Folglich können Gewässer hohe Kalkkonzentrationen aufweisen, welche darauf hinweisen, dass das aus Karstgebieten abfließende Wasser mit Kalk übersättigt ist. Wenn sich die äußeren Bedingungen meist in Form von Entzug von Kohlenstoffdioxid ändern, wird Kalk ausgeschieden, zum Beispiel an Geländestufen oder durch Pflanzen (Kalktuff / Travertin), und als Gestein verfestigt. Ein Großteil des gelösten Kalks gelangt über Flüsse ins Meer, wo unzählige Organismen auf den Kalk angewiesen sind: Schnecken und Muscheln für den Bau ihrer Schalen oder Kalkalgen und Korallen für den Riffbau, aus dem sich Kalkgesteine bilden, die dann durch tektonische Bewegungen als Gebirge herausgehoben werden und erneut vom kohlensäurehaltigen Regenwasser abgetragen werden. So schließt sich der Kreislauf des Kalks. Karstphänomene: Lösungsformen Fällungsformen (Filmsequenz 6:00 min) Durch die Verkarstung also die Verwitterung von Kalkgestein entstehen typische Formen auf der ganzen Welt. Karren oder Schratten entstehen durch abfließendes Regenwasser, das in das Gestein eindringt und den Kalk in den Rinnen löst, die sich zu Spalten erweitern können. Unterirdische Hohlräume bzw. Höhlen ergeben sich an Kreuzungen senkrechter Klüfte und waagrechter Schichtfugen. Versickerndes, kalkgesättigtes Wasser scheidet Kalk am oberen Ende eines Hohlraums ab und lässt dadurch Tropfsteine an der Höhlendecke entstehen, die Stalaktiten, die von oben nach unten wachsen. Von ihnen tropft Wasser auf den Boden und bildet dort die Stalagmiten. Die Wände einer Höhle werden durch das Tropfwasser mit Sinterkalk 4

5 überzogen. Häufig fließen durch Tropfsteinhöhlen Bäche, an deren Grund ebenfalls Kalk ausfällt und sich ablagert. Die Erforschung solcher Höhlensysteme gestaltet sich teilweise kompliziert und langwierig, da auch Höhlenseen durchtaucht werden müssen und eine Höhle viele Kilometer unterirdischer Gänge besitzen kann. Oberirdisch austretendes Wasser aus Karstquellen ist extrem kalkgesättigt und der Kalk scheidet sich bei der erstbesten Gelegenheit, die sich ihm durch die Abgabe von Kohlenstoffdioxid an die Luft bietet, ab. Über Hangstufen oder durch Algen und Moose, die für ihren Stoffwechsel CO 2 benötigen, entweicht das Gas und bildet Kalktuff oder Travertin, der an manchen Stellen meterdick werden und auch Pflanzen damit überziehen kann. Flussterrassen, die aus Kalkbarrieren mit ausgefälltem Kalk entstanden sind und immer weiter wachsen, stauen das Flusswasser auf und bilden kleine Becken. Der Formenschatz bei der Kalklösung bezieht sich insbesondere auf Trockentäler, ehemalige wasserlose Flusstäler, und ihre Folgeerscheinungen. Durch die Lösung des Gesteins sacken Gesteinsschichten über Hohlräumen ab und stürzen ein, diese trichterförmigen Erscheinungen nennt man Dolinen oder Erdfälle. Wenn diese Einstürze großflächig über mehrere Quadratkilometer auftreten, bezeichnet man diese Fläche als Polje. Mit dem Schwemmmaterial der Flüsse sind diese vorher wasserarmen Gebiete gefüllt worden und bieten nun fruchtbares Land für die Landwirtschaft. Überdies wird das besondere Phänomen des Zirknitzer Sees gezeigt, das nur in Zeiten hoher Niederschläge auftritt, welche nicht abfließen können, und dazu führt, dass sich die gleichnamige Polje in einen großen See verwandelt, dessen Wasser nur langsam versickert. In feucht-heißen Gegenden der Erde (z. B. Vietnam, südliches China) gibt es 5

6 eine Sonderform des Karstes, den Kegelkarst. Er entsteht, wenn durch warme Temperaturen und hohe Niederschläge das Gestein chemisch verwittert und die Gesteinsschichten durch Klüfte von oben nach unten zerlegt werden und nur Kegelkarstberge übrig bleiben. Karst und Mensch (Filmsequenz 3:00 min) Karstlandschaften bieten auch Siedlungsraum für Menschen, jedoch hinterließ die intensive Nutzung (insbesondere in den ans Mittelmeer angrenzenden Ländern) ihre Spuren, so dass heute kaum noch Bewaldung vorhanden ist. Diese Abholzung begann schon in der Antike, als große Mengen von Baumstämmen für die Schiffsflotten der im Mittelmeer beheimateten Völker gebraucht wurden. Auch für den Städtebau, vor allem für Venedig, dessen Fundament ausschließlich auf Holzpfählen, die in den weichen Untergrund der Lagune gerammt wurden, besteht, waren Millionen von Stämmen nötig. Eine weitere Sparte mit hohem Holzverbrauch war die Eisenbahnindustrie, die es für die Schwellen verbaute. Was noch stehen blieb oder nachwachsen konnte, wurde von Weidetieren wie Schafen und Ziegen abgenagt, so dass ein Nachwachsen kaum möglich ist. Abschließend wird das touristische bzw. wissenschaftliche Nutzungspotential aufgeschlüsselt: Klettern im Kalkgestein, Besichtigungen von Tropfsteinhöhlen oder die Erforschung und Kartierung von Höhlen. Grafiken und Bilder Karstformen in Süddeutschland (Grafik) Anhand dieser Grafik können die Begriffe Trockental, Doline, Tropfsteine und Höhle in einem Schema erklärt und durch die Funktion Info ein verortet werden. Karstformen in den Dinariden (Grafik) Mithilfe dieser Grafik können die Begriffe Trockental, Doline, Höhle, Polje, Kalkstein, Ton (undurchlässig), Speiloch und Schluckloch in einem Schema erklärt und durch die Funktion Info ein verortet werden. Entstehung von Karsthöhlen (3 Grafiken) Die Phasen der Entstehung einer Karsthöhle vom hohen bis zum sinkenden Wasserspiegel mit der damit verbundenen Entwicklung von Hohlräumen können durch drei aufeinanderfolgende Grafiken, die durch die Funktion weiter verknüpft sind, erläutert werden. 6

7 Entstehung von Tropfsteinen (4 Grafiken) Die Bildung einer Tropfsteinsäule auf der Basis von Tropfen kalkgesättigten Wassers, das an der Decke der Höhle Stalaktiten und am Boden der Höhle Stalagmiten formt, die zusammenwachsen, wird in aufeinanderfolgenden Grafiken präsentiert, die jeweils durch die Funktionen Info ein und weiter verbunden sind. Entstehung von Kegelkarst (3 Grafiken) Die Bildung von Kegelkarst in Südchina wird anhand dreier Grafiken von der Ausgangssituation über die Verwitterung im feucht-heißen Klima bis zu den Überresten, die den Kegelkarst darstellen, verständlich gemacht. CC-Bilder Es stehen 9 Bilder unter Creative Commons-Lizenz zur Verfügung, die parallel zum Film beispielhaft unterirdische und oberirdische Formen in Karstlandschaften zeigen. Wir weisen darauf hin, dass jede kommerzielle, entgeltliche Nutzung bzw. eine Weitergabe zur kommerziellen Nutzung durch Dritte ausgeschlossen ist. Urheberrechtsvermerke dürfen nicht entfernt werden. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an das FWU. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler lernen die natürlichen Prozesse der Kalkbildung und Kalkverwitterung kennen; können das Zusammenwirken endogener und exogener Kräfte bei der Herausbildung der Oberflächenformen an konkreten Beispielen erläutern; beschreiben die Vielfalt der Karstphänomene; erklären den natürlichen Kreislauf des Kalks in der Natur; erfahren, dass das Auflösen von Kalk bei der Kalkverwitterung eine chemische Reaktion ist, an der Kohlensäure beteiligt ist; entwickeln die Fähigkeit, Formen der Verwitterung in der Natur zu erkennen und ihre Tragweite einzuschätzen; können die verstärkende Wirkung des Menschen auf die Verkarstung reflektiert wiedergeben; können geographisch relevante Informationen aus dem Film herausarbeiten und gliedern; lernen Probleme zu analysieren und Lösungsstrategien zu entwickeln. 7

8 Didaktische Hinweise Kalk ist ein wichtiger Baustoff der Natur. Er bildet gewaltige Gebirge, fantastische Tropfsteine, bizarre Kristalle und ist der Grundstoff der Gehäuse vieler Lebewesen. Trotzdem ist Kalk in einen immerwährenden Kreislauf eingebunden. Mithilfe von Animationen und beeindruckenden Realaufnahmen erklärt die Produktion die natürlichen Prozesse der Kalklösung und Kalkfällung und stellt den natürlichen Kreislauf des Kalkes in Karstlandschaften anschaulich dar. Die Produktion eignet sich zur Bearbeitung des Themas in den Fächern Geographie und Chemie in verschiedenen Jahrgangsstufen. Durch die Möglichkeit, den Film im Ganzen oder aufgeteilt in Filmsequenzen zu zeigen, kann das Thema als Überblick eingeführt werden oder die einzelnen Filmsequenzen können individuell vertieft werden. In eingehender Beschäftigung mit dem Film und den dazugehörigen Arbeitsmaterialien wird den Schülerinnen und Schülern ermöglicht, die Entwicklung von Karstlandschaften und die Phänomene der Kalklösung und -fällung zu verstehen, zu erklären und in der Natur selbst erkennen zu können. Sie erfassen außerdem, welchen Einfluss der Kreislauf des Kalks auf das Erscheinungsbild der Umwelt hat. Das filmbegleitende Materialangebot eröffnet Chancen für einen stärker schülerzentrierten, kreativen und ergebnisorientierten Unterricht. Die Arbeitsblätter liegen auch als Word-Dateien vor, sodass die Lehrkraft individuelle Anpassungen vornehmen kann. Die Produktion eignet sich für die Vermittlung folgender Lehrplaninhalte: Geographie Geologische Prozesse: exogene Kräfte an der Erdoberfläche Gesteine und Lagerung: Kalk Formenschatz und Gliederung der Kalkalpen (Dinarisches Gebirge) und Karstphänomene des Süddeutschen Schichtstufenlands Chemie Angewandte Chemie: Kalkbrennen, Kalklöschen, Düngemittel Faszinierende Welt der Kristalle: Kristallzüchtung, -wachstum, -struktur Chemie der Erde: Kalk Anorganische Seite des Kohlenstoffs: Kalk und Kalkkreislauf in Natur und Technik 8

9 Arbeitsmaterial Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROM- Teil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor: Die PDF-Dateien können am PC direkt ausgefüllt oder ausgedruckt werden. Die Word-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Ordner Didaktische Hinweise Arbeitsblätter (mit Lösungen) Grafiken / Bilder Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Materialien Hinweise zum Einsatz des Films, der Filmsequenzen, den Grafiken und Bildern sowie den ergänzenden Arbeitsmaterialien 1.1) Oberflächenformen in Karstgebieten 1.2) Oberflächenformen in Karstgebieten (für Experten) 2) Unterirdische Karstformen in Höhlen 3) Kreislauf des Kalks 4) Kegelkarst 5) Karst und Mensch Karstformen in Süddeutschland (Grafik) Karstformen in den Dinariden (Grafik) Entstehung von Karsthöhlen (3 Grafiken) Entstehung von Tropfsteinen (4 Grafiken) Entstehung von Kegelkarst (3 Grafiken) Karstphänomene (9 Bilder unter CC-Lizenz) Filmtext zum Film als PDF-Dokument Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien Produktionsangaben zur DVD und zum Film 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Untermenü Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung Karstphänomene Arbeitsmaterial Arbeitsmaterial Didaktische Hinweise 5 Arbeitsblätter (mit Lösungen) 18 Grafiken 9 Bilder unter CC-Lizenz Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Film 17 min Sequenzen Grafiken Was ist Karst? Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung Der Kreislauf des Kalks in der Natur Karstphänomene: Lösungsformen Fällungsformen Karst und Mensch Karstformen in Süddeutschland Karstformen in den Dinariden Entstehung von Karsthöhlen Entstehung von Tropfsteinen Entstehung von Kegelkarst 2:50 min 4:30 min 6:00 min 3:00 min Karstphänomene Grafik Grafik 3 Grafiken 4 Grafiken 3 Grafiken 10

11 Produktionsangaben Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2016 DVD-Konzept Manfred Rank Susanne Oberleitner DVD-Authoring und Design TV Werk GmbH München im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2016 Grafiken / Bilder FWU Institut für Film und Bild Theiss Heidolph Coverbild istock / Fulcanelli_AOS Arbeitsmaterial & Begleitheft Susanne Oberleitner Pädagogische Referenten im FWU Manfred Rank Svenja Weiß Susanne Oberleitner Produktionsangaben zum Film Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung Produktion Third Pole im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2016 Buch Hannes Künkel Dr. Walter Sigl Regie Hannes Künkel Nils Peuse Animationen lightframe fx Schnitt Nils Peuse Kamera Daniel Bartsch Simon Difabachew Hannes Künkel Nils Peuse Sprecher Heiko Grauel Ergänzende Aufnahmen lizenziert durch shutterstock.com videohive.net pixabay.com Redaktion Manfred Rank Svenja Weiß Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2016 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Karstlandschaften Kalklösung und Kalkfällung Kalk ist ein wichtiger Baustoff der Natur. Er bildet gewaltige Gebirge, fantastische Tropfsteine, bizarre Kristalle und ist der Grundstoff der Gehäuse vieler Lebewesen. Trotzdem ist Kalk in einen immerwährenden Kreislauf eingebunden. Mithilfe von Animationen und beeindruckenden Real aufnahmen erklärt die Produktion die natürlichen Prozesse der Kalkbildung und Kalkverwitterung und stellt den natürlichen Kreislauf des Kalks anschaulich dar. Laufzeit 17 min Klasse 5 12 Sprache Film 1 Filmsequenzen 4 Arbeitsblätter 5 DE Grafiken 18 freie Inhalte 9 Kompetenzerwerb: Die Schülerinnen und Schüler lernen die natürlichen Prozesse der Kalkbildung und Kalkverwitterung kennen; können das Zusammenwirken endogener und exogener Kräfte bei der Herausbildung der Oberflächenformen an konkreten Beispielen erläutern; beschreiben die Vielfalt der Karstphänomene; erklären den natürlichen Kreislauf des Kalks in der Natur und erkennen den dadurch entstandenen Formenschatz; können die verstärkende Wirkung des Menschen auf die Verkarstung reflektiert wiedergeben. Ausführliche didaktische Hinweise finden Sie im Arbeitsmaterial. Themen Klasse 5 8 Klasse 9 12 Was ist Karst? Der Kreislauf des Kalks in der Natur Karstphänomene: Lösungsformen Fällungsformen Karst und Mensch Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMAFREI FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht ggmbh Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de