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{{Boden}}
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==Wir bestimmen den Bodentyp==
'''Informationen zum Thema'''


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In dem Versuch geht es um das Problem, die nicht mit dem bloßen Auge sichtbaren Mikroorganismen nachzuweisen, Spuren ihres Lebens zu finden.Welches ist die Spur des Lebens bei Mikroorganismen?
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! colspan="2" |Informationen zum Thema
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Bei der Vielzahl der Mikroorganismen im Boden gibt es einen Stoff, der von allen ausgeschieden wird: das Kohlenstoffdioxid. Wie bei allen anderen Lebewesen auch (Mensch, Tier, Pflanze) wird als Endprodukt des Stoffwechsels das Kohlenstoffdioxid "ausgeatmet" und, da es sich um Bodenorganismen handelt, wird das Kohlenstoffdioxid in den Boden abgegeben, wo es zum Teil mit dem Bodenwasser zu Kohlenstoffsäure reagiert,zum weitaus größten Teil jedoch als Gas an die Bodenoberfläche und in die Atmosphäre gelangt, wo es über die Pflanzen erneut in den Stoffkreislauf eingeführt wird.




'''Untersuchungsmaterialien'''


| Durch das Zusammenwirken von Niederschlag, Grundwasser und Temperatur&nbsp; sind Böden mit übereinstimmenden oder ähnlichen Merkmalen entstanden (Horizontkombination, Gefüge, Nährstoffgehalt, Eignung für bestimmte Pflanzen). Böden der gleichen Entwicklungsstufe werden zu Bodentypen zusammengefasst. Die Böden sind keineswegs alle gleich. Aus gleichem Ausgangsgestein können unterschiedliche Böden entstehen. Böden, wie sie jetzt existieren, werden in natürlicher Lage in einigen hundert Jahren anders aussehen. Sie sind einer Entwicklung unterworfen, sie altern. In unserem Klima (humides Klima) verlieren die Böden ihren Kalkvorrat, wir sagen, sie werden sauer.
* 2 x 3 Gaswaschflaschen
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| Die Namen der Bodentypen leiten sich zumeist von einer auffälligen Eigenschaft, z. B. der Farbe ab (Schwarzerde, Braunerde). Es wird bei er Benennung auch die Zugehörigkeit zu einer Landschaft herangezogen (z. B. Marsch).


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* 2 x 1 Erlenmeyerkolben (1 000 ccm)  
| Man spricht von einem '''ariden Klima'''( z.B. im Libanon))&nbsp; wenn die potentielle Verdunstung den Niederschlag einer Region übersteigt. Dies hat eine sehr niedrige Luftfeuchtigkeit zur Folge. Es ist das Gegenteil des humiden Klimas (z.B. in Mitteleuropa)


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* Verbindungsstücke
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Beispiel für einen Bodentyp mit einem weit verbreiteten  A-B-C- Profil
[[Bild:Soil profile.jpg]]
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!Versuchsanstellung
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|Um einen Einblick in den Bodenkörper zu erhalten, müssen wir ein Loch in den Boden graben. Wichtig ist es, einen geeigneten Standort zu finden, wo sich der Boden ungestört entwickeln konnte.'''


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* doppelt durchbohrte Gummistopfen für die Erlenmeyerkolben
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!Untersuchungsmaterialien'''
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|1. Spaten


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* Schlauchklemmen
| 2.Messlatte oder Zentimetermaß


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* Kalilauge (3O%ig)
| 3.Fotoapparat


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* Kalkwasser
| 4.Bestimmungstabelle für Bodentypen
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* Wasserstrahlpumpe oder Elektropumpe
!Versuchsablauf
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|a) Hebe mit dem Spaten eine Grube aus. Sie soll etwa 100 an breit, 150 cm lang und 120 bis 150 cm tief sein. Die Einstiegseite sollte schräg und gestuft sein.


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* frische und sterilisierte Erdproben
| b) Stich zu Beginn der Besichtigung die Profilwand nochmals frisch ab.


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| c) Stelle die einzelnen Horizonte fest und miss die Mächtigkeit der Horizonte.


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[[Datei:Kohlenstoffdioxidnachweis.jpg|thumb|left|600px]]
| d) Nimm Bodenproben für spätere Untersuchungen.


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'''Versuchsablauf'''


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* a) Fülle eine naturfrische Bodenprobe (250 cm3) in einen Erlenmeyerkolben. Verschließe den Kolben mit einem doppelt durchbohrten Stopfen. Klemme die Schlauchanschlüsse ab, damit kein Gas vorzeitig austritt.
!Versuchsvorbereitung
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|Eine Profilgrube sollte vor der Besichtigung ausgehoben werden, weil ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich ist. Es ist wenig sinnvoll, mehrere Schüler an der Ausschachtung zu beteiligen, weil sie sich gegenseitig behindern würden. Es gibt Schulen, welche über eine ständige Profilwand verfügen, die im Bedarfsfall nur neu abgestochen werden muss. Diese Einrichtung ist sicherlich vorteilhaft.'''
* b) Bewahre die verschlossene Bodenprobe zwei Tage bei Zimmertemperatur auf.
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* c) Schließe die Waschflaschen a/b/c in Reihe an (siehe Zeichnung).
!Durchführung des Unterrichts'''
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|Vor Ort ist es  die Aufgabe des Lehrers, Sachinformationen über die Eigenarten von Bodenprofilen zu geben. Hingegen können die Arbeiten der Diagnose und Dokumentation gut in Gruppenarbeit vergeben werden.'''


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* d) Fülle die Waschflasche "a" zu einem Viertel mit Kalilauge, die Waschflasche "b" und die Waschflasche "c" zu einem Viertel mit Kalkwasser.
| '''Aufgaben für die Schüler:'''


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* e) Schließe die Wasserstrahlpumpe an den Ausgang der Waschflasche "c" und pumpe vorsichtig das Gas ab.
|1.pH-Wert-Bestimmungen&nbsp; in den einzelnen Horizonten'''


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* f) Öffne die Klemmen am Ausgang des Erlenmeyerkolbens.
|2.Entnahme von Bodenproben für weitere Untersuchungen'''


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* g) Beobachte, ob sich das Kalkwasser trübt.
|3.Vermessung der Horizonte und schriftliche Dokumentation'''


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'''Parallelversuch'''
|4.Entnahme und Fixierung des Bodenprofils'''


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Fülle in einen Erlenmeyerkolben 250 cm3 naturfrischen Boden und erhitze ihn drei Stunden bei 150 °C im Trockenschrank.
|5.Bilddokumentation von der Profilwand'''


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'''Versuchsdurchführung'''
!Thematische Auswertung'''


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An der Versuchsvorbereitung und Versuchsdurchführung können die Schüler voll beteiligt werden.
|'''a)Ökologische Auswertung'''


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|Eine ökologische Auswertung dient dem Zweck, den Boden als Pflanzenstandort (und als Lebensraum für Bodentiere und Mikroorganismen) zu kennzeichnen und daraus Aussagen und Voraussagen für die Lebensbedingungen der Pflanzen und Tiere zu treffen.'''


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'''Probleme:'''
| '''Schwerpunkt Pflanzenwachstum'''


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* Es ist nur im optimalen Fall möglich, alle Schüler in Partnerarbeit zu beteiligen und mit der entsprechenden Mengen an Materialien auszustatten.
|Aus den ermittelten Profileigenschaften ergeben sich Rückschlüsse auf die Durchwurzelbarkeit des Bodens, auf den Wasser-, Luft-, Wärme- und Nährstoffhaushalt. Bei mehrfacher Schichtung gilt unser Interesse zunächst der obersten Schicht: eine gute Durchwurzelbarkeit bleibt wirkungslos, wenn die darüber liegende Schicht verdichtet ist, so dass Pflanzenwurzeln sie nicht durchdringen knnen.'''


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| '''Besonders beachtenswert sind:'''


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'''Beispiel:'''
| a) undurchlässige Steinbänder (z. B. Ortsteinschichten)'''
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| b) die Durchfeuchtung der Horizonte (jährliche Niederschlagsmenge beim Wetteramt erfragen)'''
20 Schüler in 10 Partnerarbeitsgruppen x 6 Waschflaschen je Parallelversuchsanstellung= 60 Gaswaschflaschen = 20 Erlenmeyerkolben (a 250 ml)


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* Die Versuchsauswertung kann erst nach zwei Tagen erfolgen.
| c) Bodentemperatur (Messung besonders empfehlenswert bei landwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden)'''


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* Das Absaugen der Gasmenge dauert nur 1 Minute,  dann liegt das Versuchsergebnis vor (Trübung oder Nicht-Trübung des Kalkwassers). Der Versuch ist also nicht stundenfüllend und kann auch nicht spontan wiederholt werden. Er eignet sich aber gut als Einzelversuch innerhalb eines bodenkundlichen Praktikums.
| d) Nährstoffversorgung (speziell bei landwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden)'''


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|b) '''Bodengenetische&nbsp; Deutung des Bodenprofils'''
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|Es ist ein bodentypisches Phänomen, dass der Boden seine eigene Entwicklungsgeschichte von Jahrtausenden selbst dokumentiert. Wir müssen nur die Zeichen (Färbung, Gestein, Profilaufbau etc.) richtig deuten.'''


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'''Erfahrungen und Konsequenzen'''
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Da es längere Zeit dauert, bis die Bakterien eine nennenswerte Menge Kohlenstoffdioxid produziert haben, ist es sinnvoll, den Boden vorher einzufüllen. 250 an3 Boden reichen aus, es kann aber auch durchaus mehr sein.
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Die Probe bleibt im Erlenmeyerkolben zwei Tage abgedunkelt stehen; der Zeitraum kann ebenfalls erheblich überschritten werden. Da nur eine geringe Menge Gas gebildet wird, ist auf die Dichtigkeit der Stopfen und Schlauchanschlüsse zu achten, durch Verschmutzungen kann das Gas leicht entweichen.


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Bild:close-up of mole.jpg|120px|zum Link
default [http://khs-kappeln.lernnetz.de/material/bio_2003/bio03_8.htm]
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!Biologie Leistungskurs 13.Jahrgang, 2003
'''Kleine Kohlenstoffdioxid-Bodenkunde'''


Die Klaus-Harms-Schule als Teil eines städtischen Ökosystems
Kohlenstoffdioxid ist der wichtigste Rohstoff zum Aufbau der Pflanzen. In der Atmosphäre ist das Gas nur zu 0,03 Volumenprozent enthalten, das entspricht 0,05 Gewichtsprozent. Der Hauptanteil des Kohlenstoffdioxids, welches die Pflanzen benötigen, stammt aus der Bodenatmung.
|}
 
 
'''Andere Quellen:'''
 
* Verbrennung von Kohle, Gas und Erdöl
 
* Vulkanausbrüche
 
* Atmung von Mensch und Tier
 
 
'''Leistung der Bodenbakterien'''
 
Etwa zwei Drittel der Kohlenstoffdioxid-Produktion im Boden stammen von den Mikroorganismen, ein Drittel stammt aus der Wurzelatmung. In einer Stunde werden auf einem Hektar (10 000 m<sup>2</sup>) aktiven Bodens zwischen 1 - 25 kg Kohlenstoffdioxid gebildet. Rechnet man im Frühjahr oder Herbst mit durchschnittlich 4 kg Kohlenstoffdioxid pro Hektar und Stunde, dann beträgt die Tagesleistung der Mikroorganismen 4 x 24= 96 kg Kohlenstoffdioxid je Hektar und Tag.
 
 
'''Der Kohlenstoffdioxid-Bedarf einer Ernte'''
 
Eine Zuckerrübenernte von 500 dt/ha (Rüben + Blatt) hat 100 dt Trockensubstanz oder 47 t reinen Kohlenstoff = 170 t Kohlenstoffdioxid. Diese Menge entspricht 9 000 m<sup>3</sup> Kohlenstoffdioxid oder 30 Millionen Kubikmeter Luft mit normalem Kohlenstoffdioxid-Gehalt.
 
 
 
 
[[Bild:close-up of mole.jpg|120px|zum Link]]
 
[http://wwwuser.gwdg.de/~mlemke/GH.jpg '''Warburg-Apparatur zur Gasmessung (hier: Kohlenstoffdioxid) mit Bariumchlorid''']
 
 
[[Bild:close-up of mole.jpg|120px|zum Link]]
[http://images.google.de/imgres?imgurl=http://philoscience.unibe.ch/lehre/winter99/experimente/experiment/oxymax1.jpg&imgrefurl=http://www.philoscience.unibe.ch/lehre/winter99/experimente/labordoku.html&usg=__MtRXfGoJ9hlBBF0ki_hn4gYqSXQ=&h=464&w=700&sz=138&hl=de&start=14&tbnid=LdzApWWWpYwsYM:&tbnh=93&tbnw=140&prev=/images%3Fq%3Dwarburg%2Bkohlenstoffdioxid%26gbv%3D2%26hl%3Dde%26sa%3DG                          '''Warburg-Apparatur''']
 
[[Kategorie:Koffer gepackt]]

Version vom 11. März 2017, 16:46 Uhr

Wir erforschen den Boden


Sinn und Zweck

Mineralische Zusammensetzung

Einfache Analyseverfahren

Organische Zusammensetzung

Bodenwasser, -luft, -wärme

Bodenreaktion

Close-up of mole.jpg

Untersuchungsmethoden

Informationen zum Thema

In dem Versuch geht es um das Problem, die nicht mit dem bloßen Auge sichtbaren Mikroorganismen nachzuweisen, Spuren ihres Lebens zu finden.Welches ist die Spur des Lebens bei Mikroorganismen?

Bei der Vielzahl der Mikroorganismen im Boden gibt es einen Stoff, der von allen ausgeschieden wird: das Kohlenstoffdioxid. Wie bei allen anderen Lebewesen auch (Mensch, Tier, Pflanze) wird als Endprodukt des Stoffwechsels das Kohlenstoffdioxid "ausgeatmet" und, da es sich um Bodenorganismen handelt, wird das Kohlenstoffdioxid in den Boden abgegeben, wo es zum Teil mit dem Bodenwasser zu Kohlenstoffsäure reagiert,zum weitaus größten Teil jedoch als Gas an die Bodenoberfläche und in die Atmosphäre gelangt, wo es über die Pflanzen erneut in den Stoffkreislauf eingeführt wird.


Untersuchungsmaterialien

  • 2 x 3 Gaswaschflaschen
  • 2 x 1 Erlenmeyerkolben (1 000 ccm)
  • Verbindungsstücke
  • doppelt durchbohrte Gummistopfen für die Erlenmeyerkolben
  • Schlauchklemmen
  • Kalilauge (3O%ig)
  • Kalkwasser
  • Wasserstrahlpumpe oder Elektropumpe
  • frische und sterilisierte Erdproben


Kohlenstoffdioxidnachweis.jpg


Versuchsablauf

  • a) Fülle eine naturfrische Bodenprobe (250 cm3) in einen Erlenmeyerkolben. Verschließe den Kolben mit einem doppelt durchbohrten Stopfen. Klemme die Schlauchanschlüsse ab, damit kein Gas vorzeitig austritt.
  • b) Bewahre die verschlossene Bodenprobe zwei Tage bei Zimmertemperatur auf.
  • c) Schließe die Waschflaschen a/b/c in Reihe an (siehe Zeichnung).
  • d) Fülle die Waschflasche "a" zu einem Viertel mit Kalilauge, die Waschflasche "b" und die Waschflasche "c" zu einem Viertel mit Kalkwasser.
  • e) Schließe die Wasserstrahlpumpe an den Ausgang der Waschflasche "c" und pumpe vorsichtig das Gas ab.
  • f) Öffne die Klemmen am Ausgang des Erlenmeyerkolbens.
  • g) Beobachte, ob sich das Kalkwasser trübt.

Parallelversuch

Fülle in einen Erlenmeyerkolben 250 cm3 naturfrischen Boden und erhitze ihn drei Stunden bei 150 °C im Trockenschrank.


Versuchsdurchführung

An der Versuchsvorbereitung und Versuchsdurchführung können die Schüler voll beteiligt werden.


Probleme:

  • Es ist nur im optimalen Fall möglich, alle Schüler in Partnerarbeit zu beteiligen und mit der entsprechenden Mengen an Materialien auszustatten.


Beispiel:

20 Schüler in 10 Partnerarbeitsgruppen x 6 Waschflaschen je Parallelversuchsanstellung= 60 Gaswaschflaschen = 20 Erlenmeyerkolben (a 250 ml)

  • Die Versuchsauswertung kann erst nach zwei Tagen erfolgen.
  • Das Absaugen der Gasmenge dauert nur 1 Minute, dann liegt das Versuchsergebnis vor (Trübung oder Nicht-Trübung des Kalkwassers). Der Versuch ist also nicht stundenfüllend und kann auch nicht spontan wiederholt werden. Er eignet sich aber gut als Einzelversuch innerhalb eines bodenkundlichen Praktikums.


Erfahrungen und Konsequenzen

Da es längere Zeit dauert, bis die Bakterien eine nennenswerte Menge Kohlenstoffdioxid produziert haben, ist es sinnvoll, den Boden vorher einzufüllen. 250 an3 Boden reichen aus, es kann aber auch durchaus mehr sein.

Die Probe bleibt im Erlenmeyerkolben zwei Tage abgedunkelt stehen; der Zeitraum kann ebenfalls erheblich überschritten werden. Da nur eine geringe Menge Gas gebildet wird, ist auf die Dichtigkeit der Stopfen und Schlauchanschlüsse zu achten, durch Verschmutzungen kann das Gas leicht entweichen.


Kleine Kohlenstoffdioxid-Bodenkunde

Kohlenstoffdioxid ist der wichtigste Rohstoff zum Aufbau der Pflanzen. In der Atmosphäre ist das Gas nur zu 0,03 Volumenprozent enthalten, das entspricht 0,05 Gewichtsprozent. Der Hauptanteil des Kohlenstoffdioxids, welches die Pflanzen benötigen, stammt aus der Bodenatmung.


Andere Quellen:

  • Verbrennung von Kohle, Gas und Erdöl
  • Vulkanausbrüche
  • Atmung von Mensch und Tier


Leistung der Bodenbakterien

Etwa zwei Drittel der Kohlenstoffdioxid-Produktion im Boden stammen von den Mikroorganismen, ein Drittel stammt aus der Wurzelatmung. In einer Stunde werden auf einem Hektar (10 000 m2) aktiven Bodens zwischen 1 - 25 kg Kohlenstoffdioxid gebildet. Rechnet man im Frühjahr oder Herbst mit durchschnittlich 4 kg Kohlenstoffdioxid pro Hektar und Stunde, dann beträgt die Tagesleistung der Mikroorganismen 4 x 24= 96 kg Kohlenstoffdioxid je Hektar und Tag.


Der Kohlenstoffdioxid-Bedarf einer Ernte

Eine Zuckerrübenernte von 500 dt/ha (Rüben + Blatt) hat 100 dt Trockensubstanz oder 47 t reinen Kohlenstoff = 170 t Kohlenstoffdioxid. Diese Menge entspricht 9 000 m3 Kohlenstoffdioxid oder 30 Millionen Kubikmeter Luft mit normalem Kohlenstoffdioxid-Gehalt.



zum Link

Warburg-Apparatur zur Gasmessung (hier: Kohlenstoffdioxid) mit Bariumchlorid


zum Link Warburg-Apparatur

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