Modul 1 Bodenentstehung und Bodenvielfalt

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1 Baudirektion Amt für Umweltschutz Modul 1 Modul 1 Bodenentstehung und Bodenvielfalt Stationen 1, 2 und 6 Bitte geht sorgfältig mit Boden, Pflanzen und Tieren um und hinterlasst keine Spuren an euren "Arbeitsplätzen" auf dem Bodenpfad. Danke! Station 1 Spuren der Gletscher Zeitaufwand: ca. 15 Minuten; Standort: Station 1, Aussichtsplattform; ohne Betreuung; Material: geologische Karte mit Legende (farbig) Lernziele Station 1: Die Spuren des Gletschers in der Landschaft erkennen Die Bodenbildung anhand der Landschafts- und Vegetationsentwicklung verstehen Der Kanton Zug unter einem dicken Eispanzer Das Zugerland war während der Eiszeiten mit einer mehreren hundert Meter hohen Eisschicht bedeckt. Der Zugerbergrücken war genauso unter dem Gletscher verborgen wie die Anhebung, auf der wir stehen. Einzig die höheren Berge wie die Rigi und der Wildspitz ragten während dem Maximalstand der Gletscher (vor 100'000 Jahren) aus dem Eis hervor. Auf Schritt und Tritt stossen wir im Mittelland und in den Voralpen auf Spuren einstiger Gletscher. Weite Gebiete, meist solche ausserhalb der Talsohlen, sind von einer zusammenhängenden, ein bis zehn Meter dicken Grundmoränenschicht überzogen. Das ist eine Ablagerung, die sich zwischen Gletschereis und Untergrund bildet und die in feinst zermahlenem Gesteinsmehl gerundete, geschrammte Gesteinsbrocken enthält. In gewissen Regionen treten 5 bis 20 m hohe, schildförmige Hügel mit elliptischem Grundriss auf, so genannte Drumlins. Sie bilden sich ebenfalls unter dem Gletscher und bestehen aus Grundmoräne, gelegentlich mit einem Felskern. Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

2 Aufgaben: 1. Unter welchem Gletscher lag der Kanton Zug während der Eiszeiten? Suche in der Karte auf Seite 1 deinen momentanen Standort (Steinhausen/Zug) ungefähr. Von diesem Punkt aus zeichnest du die Fliessrichtung des Gletschers mit einem roten Pfeil in die Karte ein. 3. Betrachte die Landschaft von der Aussichtsplattform aus. Nimm die geologische Karte und die Panorama-Tafeln zur Hilfe. Nenne die Flurnamen von mindestens zwei Hügeln an, die du als Drumlin identifizieren kannst. 4. Studiere die Formen der Drumlins auf der geologischen Karte. Wie sind die länglichen Drumlins ausgerichtet? Richtung Nord-Osten, Norden, Nord-Westen, Westen? Erkläre wieso die Drumlins in die oben genannte Richtung zeigen. Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

3 Station 1 Bodenbildung im Zugerseebecken Zeitaufwand: ca. 15 Minuten; Standort: Station 1: Aussichtsplattform; ohne Betreuung Auf den beiden Panorama-Tafeln auf der Aussichtsplattform ist das Zugerseebecken um 14'000 v. Chr. und 3'200 v. Chr. abgebildet. Während dieser Zeit hat sich ein Boden mit verschiedenen Bodenhorizonten gebildet. Die Bodenbildung ist ein ganz langsamer Prozess, der in verschiedene Stufen unterteilt werden kann. 1. In der richtigen Reihenfolge beschreiben die drei Textabschnitte unten den Bodenbildungsprozess, der in den Abbildungen rechts (Stufe 1-3) verbildlicht ist. Ordne die Textabschnitte indem du links die entsprechende Stufe der Bodenbildung notierst. Stufe 1 Stufe der Bodenbildung Nach und nach bildet sich ein humushaltiger Oberboden. Weiter unten erfasst die Gesteinsverwitterung immer grössere Tiefen, ein Unterboden entsteht. In den entstehenden Klüften und Ritzen des Urbodens wachsen erste Pflanzen. Nachdem die Pflanzen absterben, werden sie von Bodentieren, Bakterien und Pilzen zersetzt Die allmählich wachsende Humusschicht bietet immer mehr und grösseren Lebensraum. Wühlende Bodentiere vermischen den Humus mit der darunter liegenden Verwitterungsschicht. Fels, Moränen und Schotter sind das Ausgangsmaterial der Bodenbildung. Sie beginnen unter dem Einfluss von Temperaturveränderungen, Wind und Regen zu verwittern. Stufe 2 2. Lies den Text neben den beiden Panorama-Tafeln, betrachte die beiden Panoramen und ordne ihnen eine Stufe der Bodenbildung (Stufe 1-3, rechts) zu. Deine Antwort zeigt dir, wie weit die Bodenbildung um 14'000 v. Chr. und um 3200 v. Chr. fortgeschritten war. 3. Beschrifte Stufe 3 (rechts) mit den entsprechenden Boden-horizonten. Angaben dazu findest du an der Empfangs-station (unten an der Treppe der Aussichtsplattform). Stufe 3 Stufe:. (Bodenbildung) Bodenhorizonte: Stufe:. (Bodenbildung) Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

4 Station 2 Bodenbildungsfaktoren Zeitaufwand: ca. 10 Minuten; Standort: Station 2, Säule 1 (linke Seite); ohne Betreuung Lernziele Station 2: Die Faktoren der Bodenbildung verstehen und im Wald selber entdecken Das Zusammenspiel zwischen Boden und Vegetation kennenlernen 1. Bevor du an Station 2 die Tafeln studierst, schau dich im Wald um und notiere spontan ein paar Dinge, die den Boden und die Entstehung des Bodens beeinflussen könnten. 2. Lies nun den einleitenden Text auf der Tafel "Das farbig geschichtete Kunstwerk" (links, bis zum Zitat von Frau Rauber). Notiere fünf Faktoren, die die Bodenbildung ganz allgemein (auf der ganzen Welt) beeinflussen. 3. Zeichne die Einflüsse der Bodenbildung in der nachfolgenden Abbildung ein, z.b. die in Aufgabe 1 und 2 erwähnten Faktoren. Die verschiedenen Einflüsse führen dazu, dass die Bodenprofile im Steinhauserwald sehr unterschiedlich aussehen. 4. Diskutiert in der Gruppe, ob und wo ihr schon ganz anders aussehende Böden gesehen habt. Was sieht an diesen Böden anders aus? Warum könnten diese Böden anders aussehen? Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

5 Arbeitsblätter/N2 Station 2 Acht verschiedene Böden im und rund um den Steinhauserwald Zeitbedarf: ca. 15 Minuten; Standort: Säule 1 (rechte Seite), Drehsäule; ohne Betreuung 1. Lies die rechte Seite der Säule 1 "Die Böden und ihre Gesichter". 2. Geh zur Drehsäule und kombiniere das Bild oben (Pflanzen, Tiere) mit dem entsprechenden Boden unten. 3. Vergleiche die vier grossen Fotografien der Böden. Notiere fünf deutlich erkennbare Unterschiede: Die acht verschiedenen Böden, die du kennen gelernt hast, kommen im und rund um den Steinhauserwald vor (vgl. Kartenausschnitt unten). Damit du dich auf der Karte besser orientieren kannst, male den Wald (dunklere Fläche) grün und den Waldsee blau an. Ordne anschliessend die acht Böden (Nr. 1-8), die du an der Tafel kennen gelernt hast, den gekennzeichneten Standorten auf der Karte zu: 1. Der Wachsende 2. Der Braunrote Unter dem Acker: Im Eschenmischwald auf Lehm: Auf rotem Mergel: 3. Der Fruchtbare 4. Der wenig Natürliche Nr... Nr.... Nr Der Seltene 6. Der Saure 7. Der mit dem schönen Namen 8. Der vom Pflug Beeinflusste Unter den Obstbäumen: Im sauren Fichtenwald: Nr.... Nr.... Im Eschenmischwald am Bach: Im ehemaligen See: Nr.... Nr.... Dein Standort! In der Stadt (z.b. in Zug): Exkursionsunterlagen Nr.... Boden 5

6 Station 6 Bodenprofil untersuchen Zeitaufwand: ca. 30 Minuten; Standort: Station 6, offenes Bodenprofil; Betreuung durch Lehrperson; Material: Messband, Hellige ph-meter, Salzsäure (10%), Spachtel/Messer, weisse Plastikteller Lernziele Station 6: Die Merkmale zur Beschreibung eines Bodenprofils kennen lernen Die einzelnen Horizonte des offenen Bodenprofils untersuchen Vorbemerkungen zur Untersuchung: Die Anweisungen zur Untersuchung des Bodenprofils (S. 6) werden von der Lehrperson kurz erläutert. Die einzelnen Bodenhorizonte werden von jeder Gruppe Schritt für Schritt untersucht. Die Ergebnisse werden in die Tabelle auf Seite 8 eingetragen. Die bereits ausgefüllte Tabelle (Seite 9) zeigt, wie die Ergebnisse in der Tabelle eingezeichnet werden können. (Die "Finger-Farbprobe" fehlt). Anweisungen zur Untersuchung des Bodenprofils Bodenhorizonte unterscheiden Schau das Profil genau an: Wie viele verschiedene Bodenhorizonte (Schichten) erkennst du? Die Bodenhorizonte können sich in Farbe und Materialzusammensetzung unterscheiden. Es gibt häufig keine klare Grenze, sondern einen Verlauf von einem Bodenhorizont zum nächsten. Du musst das Bodenmaterial in die Hand nehmen, damit du die Unterschiede be-greifst! Zeichne den Aufbau des Bodens Auflage, Oberboden, Unterboden (I, II, etc.), Ausgangsgestein auf deinem Profilblatt auf Seite 8 ein. Der grüne Massstab vor der Profilwand gibt Hinweise zu den einzelnen Schichten. Die genauen Tiefen musst du aber mit dem Messband neu ausmessen. Zieh bei jeder erkannten Grenze einen Strich durch die ganze Tabelle und untersuche die einzelnen Bodenhorizonte, wie dies auf dem Beispiel-Blatt auf Seite 9 gemacht wurde. Farbe Mach von jedem Bodenhorizont eine "Finger-Farbprobe": nimm dazu von jedem Bodenhorizont ein bisschen Boden auf deinen Finger und "schmiere" den Boden auf das Papier. Ev. musst du den Boden anfeuchten. Auf dem weissen Papier hast du dann eine echte "Farbprobe" des Bodens. Bedeutung der Farbe: Je höher der Humusgehalt, desto dunkler der Boden. Der humusreiche Oberboden ist deshalb dunkler als der humusarme Unterboden. Die graue, rote und gelbliche Farbe in den Unterböden ist auf die unterschiedliche Zusammensetzung des Molassefelses zurückzuführen: Sandstein (Sand), bunter und gelblicher Mergel (Ton). Die hellen Flecken und Steinchen in den Unterböden sind Ausfällungen von Kalk. Geruch Ein feiner Erdgeruch (v.a. im Oberboden) ist ein Zeichen guter Durchlüftung. Kannst du einen weiteren Geruch identifizieren? Wie riecht der Mergel? Bodenstruktur Ein Stück Boden wird zwischen den Fingern leicht zusammengedrückt, bis es in Teilchen zerbricht. Bilden sich kleine, runde, poröse Krümel, handelt es sich um einen gesunden Boden (Krümel- und Bröckelstruktur). Grosse und kantige Teile mit glatten Bruchflächen sind Zeichen von schweren, tonreichen Böden (Polyeder- und Fragmentstruktur). Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

7 Bodenart Je nach Bodenart enthalten verschiedene Böden unterschiedliche Anteile verschieden grosser Körner. Sie werden anhand des Durchmessers ihrer Einzelteile, der Korngrösse, bezeichnet: Kies (> 2mm) Sand (2mm 63μm) Schluff (63μm 2μm) Ton (< 2μm) Fühlprobe zur Bestimmung der Bodenart: 1. Entnimm von jedem Bodenhorizont eine Bodenprobe. 2. Zerreibe die Bodenprobe zwischen Daumen und Zeigefinger (Rauigkeit), knete die Probe (Formbarkeit) und rolle die Probe zwischen den Handflächen aus (Rollfähigkeit). 3. Vergleiche deine Beobachtungen mit den Angaben in der Tabelle: Bodenart Leichter Boden (Sandboden, lehmiger Sand) Mittlerer Boden (Lehmboden) Schwerer Boden (toniger Lehm, Tonboden) Merkmale Rauigkeit Formbarkeit Rollfähigkeit Beschmutzung der Hand Rauh und körnig, Einzelkörner fühlbar und zum Teil sichtbar Mehlig bis körnig Gleitfläche glatt und glänzend Nicht formbar Zerrieselnd Keine Kaum bis mässig formbar Etwa bleistiftdick ausrollbar, dann zerbröckelnd Haftet in Fingerrillen Gut formbar Gut ausrollbar Sehr stark Regenwurmaktivität und Durchwurzelung Die Regenwurmaktivität lässt sich anhand der Kothäufchen auf der Erdoberfläche beobachten. Im Bodenprofil entdeckst du vielleicht Regenwurmgänge. Die Durchwurzelung des Bodens lässt sich anhand feiner oder grober Wurzeln erkennen. Bis in welche Tiefe reichen die Wurzeln im Bodenprofil? ph-wert Nimm mit einem Löffel etwas Erde und schütte diese in die Aussparung des ph-meter Bestimmungssets. Träufle etwas Indikatorlösung darauf. Warte einen Moment. Vergleiche jetzt die Farbskala mit der veränderten Farbe der Indikatorlösung. Stimmt die Farbe der Bodenlösung mit einer Farbe der Farbskala überein, so kannst du den ph-wert ablesen. Trage den Wert in der Tabelle ein. Kalkgehalt Vorsicht bei der nun folgenden Untersuchung, denn Salzsäure ist ätzend (nicht auf die Haut, nicht in die Augen!). Nehmt eine neue Bodenprobe. Gebt etwas Salzsäure - möglichst nur einen Tropfen - auf die Bodenprobe. Ist der Kalkgehalt der Probe hoch, braust sie sehr stark auf. Ist der Kalkgehalt gering, ist nur ein schwaches Brausen zu erkennen. Ist kein Kalk in der Probe vorhanden, ist keine Reaktion zu beobachten. Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

8 Ergebnisse der Bodenuntersuchungen am Bodenprofil Bodentiefe [cm] Bodenschichten Auflage, Oberboden, Unterboden, Ausgangsgestein Farbe "Finger-Farbprobe" Bedeutung der Farbe Geruch erdig, neutral, dumpf/muffig Bodenstruktur Krümel, Bröckel, Polyeder, Fragmente Bodenart sandig, lehmig, tonig Regenwürmer, Wurzeln ph-wert zwischen 3 und 7.5 Kalkgehalt Hoch, gering, kein Pflanzen Wie wird dieser Boden in der Fachsprache genannt? Nenne drei Namen von Pflanzen, die auf diesem Boden wachsen:... Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

9 Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

10 Abschlussfragen Abschlussfragen zu Modul 1 Bodenentstehung und Bodenvielfalt (Lernzielkontrolle) Aufgabe 1 Weshalb können heute vielerorts grössere Bäume wachsen als vor 16'000 Jahren? Aufgabe 2 An Station 1 hast du erfahren, dass die Entstehung eines Bodens ein komplexer (mehrstufiger) und ganz langsamer Prozess ist. Hier in Steinhausen hat die Bodenbildung vor ca. 16'000 Jahren begonnen. Heute sind viele Böden ca m mächtig (tief). Berechne wie viele mm Boden in einem Jahr durchschnittlich entstehen: ungefähr... mm Nenne zwei Gründe wieso in den Tropen die Böden teilweise bis zu 20m tief/mächtig sind. Aufgabe 3 (anspruchsvoll) Nenne zwei Bodenbildungsfaktoren, die deiner Meinung nach den Boden bei Station 6 (offenes Bodenprofil) am meisten beeinflusst haben. Begründe deine Antwort. Aufgabe 4 (sehr anspruchsvoll!) Erkläre in Stichworten: - wie die verschiedenen Bestandteile (Gesteine) des Bodens bei Station 6 transportiert wurden. - wann die Schichten ungefähr abgelagert/gebildet wurden. - welches die ältesten und welches die jüngsten Bestandteile sind. Hinweise dazu findest du im Glossar. Moräne:... Mergel (Obere Süsswassermolasse):... Kalktuff:..... Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,

11 Glossar Glossar Bodenbildung bezeichnet den Prozess der Entstehung von Böden. Im Zuge der Bodenentwicklung kommt es zur Ausbildung und Veränderung von Bodenhorizonten bzw. deren Abfolgen, den Bodenprofilen. Bodenhorizonte sind Bereiche des Bodenprofils, die ähnliche Merkmale und Eigenschaften besitzen. Sie unterscheiden sich von darüber liegenden oder darunter folgenden Bereichen. Als Bodenprofil wird zweidimensionaler Schnitt senkrecht durch einen Bodenkörper bezeichnet. Das Profil beginnt oben meistens mit einem Auflagehorizont, darunter folgt häufig der Oberboden, der von einem Unterboden unterlagert wird. Nach unten geht das Bodenprofil meistens in das unverwitterte Ausgangsgestein über. Anhand eines Profils können die verschiedenen Bodenhorizonte, der Bodentyp und die Bodenparameter (Gefüge, ph, Kalk) bestimmt werden. Drumlin (von irisch droim /drim / "Rücken", "Höhenrücken") sind längliche Hügel von tropfenförmigem Grundriss, deren Längsachse in der ehemaligen Eisbewegungsrichtung eines Gletschers liegt. Die stromlinienförmigen Körper wurden unter einem sich bewegenden Gletscher geformt. Sie sind damit Bestandteil der Grundmoränenlandschaft. Als Erosion (v. lat.: erodere = abnagen) bezeichnet man die Zerstörung der Formen der Erdoberfläche durch linienhafte oder flächenhafte Abtragung. Die linienhafte Vertiefung der Erdoberfläche geschieht durch Fließgewässer oder Gletscher. Wind, Meeresbrandung und auch Regen erzeugen flächenhafte Erosionserscheinungen. Ein Flurname ist die namentliche Bezeichnung (Flurbezeichnung) eines kleinräumigen Landschaftsteils. Im Gegensatz zum Ortsnamen bezeichnet der Flurname häufig Landschaftsteile ohne Häuser. Grundmoräne: Gletscher führen große Mengen an Moränematerial in Form von Kies und Sand, manchmal auch Schluff (kleinere Körner) mit. Dieses wird am Grund unsortiert abgelagert und kommt beim Abschmelzen des Eises zum Vorschein. Kalktuff ist ein poröses, noch junges Material und wird aus kalkreichem Wasser ausgefällt. Bei Station 6 geschieht das folgendermassen: Die ständige Zufuhr von kalkhaltigem Hangwasser (wegen kalkhaltiger Moräne) führt zur Ausfällung von Kalk in Form von hellen Steinchen. Der Fels unter dem Moränenmaterial heisst Molasse (in unserem Fall ist es Mergel aus der "Oberen Süsswassermolasse). Gewachsen ist der Fels vor ca. 5 Millionen Jahren aus Erosionsmaterial, das die Flüsse aus den wachsenden Alpen hierher transportiert haben. Moränen (v. frz.: moraine Geröll ) sind die Gesamtheit des vom Gletscher transportierten Materials, im speziellen die Schuttablagerungen, die von Gletschern bei ihrer Bewegung mitbewegt oder aufgehäuft werden. Mergel bzw. Mergelstein oder Mergelgestein ist ein Sedimentgestein und besteht je etwa zur Hälfte aus Ton und Kalk. Sedimente und Sedimentgesteine entstehen durch Ablagerung (Sedimentation) von Material in einem Gewässer. Es gibt auch äolische Sedimente (durch Winde verlagerte, z.b. Löss, Dünen). Exkursionsunterlagen Bodenpfad Version 1.0,