Wir erforschen den Boden/Wir weisen die Kohlenstoffdioxidbildung durch Bodenorganismen nach und Wir erforschen den Boden/Wir messen den Wassergehalt einer Bodenprobe: Unterschied zwischen den Seiten

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'''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?
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<h3>Wir  erforschen  den  Boden</h3>
|[[Bild:Close-up of mole.jpg|100px|center]]
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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.
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<includeonly>[[Kategorie:Wir erforschen den Boden]]</includeonly>




'''Untersuchungsmaterialien'''
==Wir messen den Wassergehalt einer Bodenprobe==
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<h5 align="center">'''Informationen zum Thema'''</h5>
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* 2 x 3 Gaswaschflaschen
|Ohne Wasser gibt es kein Leben auf der Erde. Ohne Wasser ist auch der Boden tot. Bodenorganismen und Pflanzen benötigen Wasser. Sie beziehen ihr Wasser aus dem Boden und nehmen gleichzeitig mit dem Wasser Nährstoffe auf. Der Wassergehalt des Bodens ist ein wichtiges Maß für den aktuellen Stand seiner Fruchtbarkeit. Die Bestimmung des Bodenwassergehalts ist gleichzeitig eine grundlegende Methode für weiterführende Bodenexperimente. Sie ist weiterhin von Bedeutung für die Bestimmung des Porenvolumens als auch für die Bestimmung des spezifischen Gewichts.


* 2 x 1 Erlenmeyerkolben (1 000 ccm)


* Verbindungsstücke
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; [[Datei:Fluss1.jpg|600px]]<br>'''Oberflächenwasser sickert in den Boden'''
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* doppelt durchbohrte Gummistopfen für die Erlenmeyerkolben


* Schlauchklemmen
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|<table border="1" width="100%">
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<h5 align="center">'''Versuchsvorbereitung, Untersuchungsmaterialien und Versuchsdurchführung'''</h5>
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| Eine Bodenprobe wird abgewogen und in einen auf 110 °C aufgeheizten Trockenschrank gestellt. Nach 5 - 10 Stunden ist die Bodenprobe ausgetrocknet und wird erneut gewogen. Da für ein bodenkundliches Praktikum ständig getrocknete Bodenproben benötigt werden, ist es empfehlenswert, gleichzeitig eine größere Probenmenge zu trocknen.
|-
|'''Untersuchungsmaterialien'''
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| Porzellantiegel


* Kalilauge (3O%ig)
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| Tiegelzange


* Kalkwasser
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| Trockenschrank (ersatzweise auch Backofen)


* Wasserstrahlpumpe oder Elektropumpe
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| Sieb


* frische und sterilisierte Erdproben
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| '''Versuchsdurchführung'''


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| '''a) '''Stelle das Gewicht des Tiegels fest&nbsp;


[[Datei:Kohlenstoffdioxidnachweis.jpg|thumb|left|600px]]
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| '''b)''' Fülle 50 g abgesiebten Boden ein


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| '''c)''' Stelle die abgewogenen Proben in den Trockenschrank


'''Versuchsablauf'''
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| '''d) '''Nach 5 - 10 Stunden ist die Bodenprobe ausgetrocknet. Nimm sie mit der Tiegelzange aus dem Trockenschrank und lass sie abkühlen.


* 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.
|-
| '''e)''' Wäge zurück


* b) Bewahre die verschlossene Bodenprobe zwei Tage bei Zimmertemperatur auf.
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| '''f)''' Werte aus&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;


* c) Schließe die Waschflaschen a/b/c in Reihe an (siehe Zeichnung).
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&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; [[Datei:Schrumpfrisse.jpg|400px]] <br>'''Schrumpfrisse eines ausgetrockneten Bodens'''


* 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.
[[Datei:Auswertung3.jpg|800px]]
<center>&nbsp;</center>




'''Versuchsdurchführung'''


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


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|<table border="1" width="100%">
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<h5 align="center">'''Erfahrungen und Konsequenzen''' </h5>


'''Probleme:'''


* Es ist nur im optimalen Fall möglich, alle Schüler in Partnerarbeit zu beteiligen und mit der entsprechenden Mengen an Materialien auszustatten.
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| Der Versuch ist als Gruppenarbeit geeignet. Da der Trocknungsvorgang mehrere Stunden dauert, sollte bei einem bodenkundlichen Praktikum die Trocknung vorgezogen werden.


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'''Beispiel:'''
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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.
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|<table border="1" width="100%">
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<h5 align="center">'''Kleine Bodenwasserkunde'''</h5>
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| Das Bodenwasser stammt überwiegend aus dem Niederschlag. Die Gestalt der Bodenoberfläche (Neigung, Bewuchs) beeinflusst den Anteil des Wassers, das als Oberflachenwasser ungenutzt in Gräben, Bäche und Flüsse abfließt. Der größere Teil versickert im Boden und wird dort gespeichert.


* 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.
Ein kleinerer Teil des Niederschlags verdunstet direkt an der Bodenoberfläche; in unserem Klimabereich ist das hauptsächlich in den Sommermonaten der Fall. Schauen wir uns die Wasserverhältnisse im Boden einmal genauer an. Ein Teil des in den Boden eingedrungenen Wassers bleibt an den Bodenteilchen haften (Haftwasser). Was nicht hängen bleibt, versickert in Richtung Untergrund (Sickerwasser) und sammelt sich als Grund- oder Stauwasser. Wie tief das Wasser in den Boden einsickert, hängt von den Bodenverhältnissen ab.


Wasserundurchlässige Schichten können den Wasserfluss schon nach einigenDezimetern stoppen. Im Normalfall sinkt das Wasser aber in tiefere Schichten. Aus dem Wasservorrat des Bodens kann wieder Wasser an die Oberfläche steigen (Kapillarwasser).


'''Erfahrungen und Konsequenzen'''
&nbsp;
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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.


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'''
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|<table border="1" width="100%">
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<h5 align="center">'''Verständnisfragen und Anweisungen'''</h5>


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.
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| 1. Was hast du in diesem Experiment getan?


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| 2. Erläutere den Rechengang zur Ermittlung des prozentualen Wassergehalts.


'''Andere Quellen:'''
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| &nbsp;
|}


* Verbrennung von Kohle, Gas und Erdöl


* Vulkanausbrüche
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|<table border="1" width="100%">
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<h5 align="center">'''Verständnisfragen zum Text&nbsp; "Kleine Bodenwasserkunde".'''</h5>


* Atmung von Mensch und Tier
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| 1. Welche Bedeutung hat das Wasser für das Leben auf der Erde?


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| 2 . Erläutere den Wasserkreislauf


'''Leistung der Bodenbakterien'''
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| 3. Welche Wassermengen brauchen Roggen / Weizen / Hafer vom Frühjahr bis zur Ernte?


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.






{| class="prettytable"
|<table border="1" width="100%">
|style="background-color:#EEE9BF ;" | '''Bodenkundliche Untersuchungsmethoden und didaktische Hinweise (Bayern)'''


[[Bild:close-up of mole.jpg|120px|zum Link]]
[[Bild:close-up of mole.jpg|120px|zum Link]]
[http://www.stmugv.bayern.de/umwelt/boden/lernort/doc/schueler_ab.pdf|                '''Bodenkundliche Untersuchungsmethoden ]


[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 12. März 2009, 16:40 Uhr


Wir erforschen den Boden

Close-up of mole.jpg

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Wir messen den Wassergehalt einer Bodenprobe

 

Informationen zum Thema
Ohne Wasser gibt es kein Leben auf der Erde. Ohne Wasser ist auch der Boden tot. Bodenorganismen und Pflanzen benötigen Wasser. Sie beziehen ihr Wasser aus dem Boden und nehmen gleichzeitig mit dem Wasser Nährstoffe auf. Der Wassergehalt des Bodens ist ein wichtiges Maß für den aktuellen Stand seiner Fruchtbarkeit. Die Bestimmung des Bodenwassergehalts ist gleichzeitig eine grundlegende Methode für weiterführende Bodenexperimente. Sie ist weiterhin von Bedeutung für die Bestimmung des Porenvolumens als auch für die Bestimmung des spezifischen Gewichts.


                                     Fluss1.jpg
Oberflächenwasser sickert in den Boden


Versuchsvorbereitung, Untersuchungsmaterialien und Versuchsdurchführung
Eine Bodenprobe wird abgewogen und in einen auf 110 °C aufgeheizten Trockenschrank gestellt. Nach 5 - 10 Stunden ist die Bodenprobe ausgetrocknet und wird erneut gewogen. Da für ein bodenkundliches Praktikum ständig getrocknete Bodenproben benötigt werden, ist es empfehlenswert, gleichzeitig eine größere Probenmenge zu trocknen.
Untersuchungsmaterialien
Porzellantiegel
Tiegelzange
Trockenschrank (ersatzweise auch Backofen)
Sieb
Versuchsdurchführung
a) Stelle das Gewicht des Tiegels fest 
b) Fülle 50 g abgesiebten Boden ein
c) Stelle die abgewogenen Proben in den Trockenschrank
d) Nach 5 - 10 Stunden ist die Bodenprobe ausgetrocknet. Nimm sie mit der Tiegelzange aus dem Trockenschrank und lass sie abkühlen.
e) Wäge zurück
f) Werte aus      

                                           Schrumpfrisse.jpg
Schrumpfrisse eines ausgetrockneten Bodens




Auswertung3.jpg

 



Erfahrungen und Konsequenzen


Der Versuch ist als Gruppenarbeit geeignet. Da der Trocknungsvorgang mehrere Stunden dauert, sollte bei einem bodenkundlichen Praktikum die Trocknung vorgezogen werden.

 


Kleine Bodenwasserkunde
Das Bodenwasser stammt überwiegend aus dem Niederschlag. Die Gestalt der Bodenoberfläche (Neigung, Bewuchs) beeinflusst den Anteil des Wassers, das als Oberflachenwasser ungenutzt in Gräben, Bäche und Flüsse abfließt. Der größere Teil versickert im Boden und wird dort gespeichert.

Ein kleinerer Teil des Niederschlags verdunstet direkt an der Bodenoberfläche; in unserem Klimabereich ist das hauptsächlich in den Sommermonaten der Fall. Schauen wir uns die Wasserverhältnisse im Boden einmal genauer an. Ein Teil des in den Boden eingedrungenen Wassers bleibt an den Bodenteilchen haften (Haftwasser). Was nicht hängen bleibt, versickert in Richtung Untergrund (Sickerwasser) und sammelt sich als Grund- oder Stauwasser. Wie tief das Wasser in den Boden einsickert, hängt von den Bodenverhältnissen ab.

Wasserundurchlässige Schichten können den Wasserfluss schon nach einigenDezimetern stoppen. Im Normalfall sinkt das Wasser aber in tiefere Schichten. Aus dem Wasservorrat des Bodens kann wieder Wasser an die Oberfläche steigen (Kapillarwasser).

 



Verständnisfragen und Anweisungen
1. Was hast du in diesem Experiment getan?
2. Erläutere den Rechengang zur Ermittlung des prozentualen Wassergehalts.
 


Verständnisfragen zum Text  "Kleine Bodenwasserkunde".


1. Welche Bedeutung hat das Wasser für das Leben auf der Erde?
2 . Erläutere den Wasserkreislauf
3. Welche Wassermengen brauchen Roggen / Weizen / Hafer vom Frühjahr bis zur Ernte?



Bodenkundliche Untersuchungsmethoden und didaktische Hinweise (Bayern)

zum Link

Bodenkundliche Untersuchungsmethoden