Ökologie - Biologie für die Oberstufe

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2 Abiotische Umweltfaktoren – ihr Einfluss auf das Leben
5.10 Verschiedene Bodenbildungsprozesse lassen unterschiedliche Bodentypen e
Mg 2+
Mg 2+
Ca 2+ Ca 2+
Ca 2+
K +
Tonminerale, Oxide,
Huminstoffe
K +
K +
Mg 2+
Ca 2+
K +
Ca 2+
Ca 2+
Mg 2+
Mg 2+
Ca 2+
H +
K +
K +
Ca 2+
Aufnahme
durch
Pflanzen
Bodenlösung
Sickerwasserabfluss
in das Grundwasser
Oberflächenabfluss
Abbildung 5.12: Kationenaustausch Abbildung im Boden. 2.61: Kationen, Kationenaustausch die an negativ im Boden. geladene Kationen, Bodenpartikel die an negativ gebunden geladene sind, Bo- befinden sich
dynami schen Gleichgewichtszustand denpartikel mit ähnlichen gebunden Kationen sind, befinden in der Bodenlösung. sich in einem Kationen dynamischen werden Gleichgewichtszustand
in der Bodenlösung kontinuierl
Kationen, die an Ton- und Humuspartikel mit ähnlichen angelagert Kationen sind, in ersetzt. der Bodenlösung. Zudem werden Kationen Kationen werden aus in der Bodenlösung auch konti- von Pflanz
nommen und bei Übersättigung der nuierlich Lösung durch und ausbleibenden Kationen, die an Bindungsmöglichkeiten Ton- und Humuspartikel an Bodenpartikel angelagert sind, über ersetzt. das Sickerwasser Zudem ausge
werden Kationen aus der Bodenlösung von Pflanzen aufgenommen und bei Übersättigung
der Lösung und ausbleibenden Bindungsmöglichkeiten an Bodenpartikel über das
Sickerwasser ausgewaschen.
er im Boden zwischen 3 (extrem sauer) und 9 (stark Faktoren beruht, sind die folgenden fünf Ha
Anionen. Chemische Elemente und Verbindungen können im Boden
in Form von Kationen (etwa Calcium als Ca2+ , Magnesium als Mg2+ alka lisch). Böden mit einem pH-Wert leicht über 7 gelten
als basisch (alkalisch), solche mit einem pH-Wert
+
von 5,6 oder niedriger sind oder sauer. Ammonium, Mit sinkendem NH4 ) wie auch in Form von Anionen (zum Beispiel
– 2–
pH-Wert steigt die Konzentration Nitrat, NO an 3verfügbaren
, oder Sulfat, AlSO4 ) vorkommen. Die Bindung dieser Ionen
aus der Bodenlösung an die Oberfläche von Bodenpartikeln hängt von
der Zahl der im Boden zur Verfügung stehenden positiven oder negativen
Ladungen ab. Die Gesamtzahl aller austauschbaren Kationen und
Anionen im Boden (ausgedrückt in mol) bezogen auf ein bestimmtes
Bodenvolumen (in der Regel 1 kg Substanz) bezeichnet man als Ionenaustauschkapazität.
Die Gesamtzahl der an den Oberflächen von Tonund
Humuspartikeln austauschbaren Kationen bezeichnet man als Kationenaustauschkapazität
(KAK). Die negativen Ladungen schützen
den Boden vor einem Verlust seiner positiv geladenen Nährstoffe. Da
an den meisten Bodenpartikeln weniger positive als negative Ladun-
– gen vorhanden sind, werden Anionen wie Nitrate (NO3 ) und Phos-
3– phate (PO4 ) in geringerem Umfang im Boden gebunden und rascher
ausgeschwemmt als Kationen, für die es mehr Bindungsstellen und
somit auch ein größeres Rückhaltevermögen im Boden gibt. Da die im
Boden befindlichen Kationen mit der Bodenlösung von den Pflanzen
aufgenommen werden können und wichtige Pflanzennährstoffe sind,
ist die KAK ein elementarer Messwert für die Bodenqualität; sie steigt
mit zunehmendem Anteil von Ton und organischem Material. Auch der
pH-Wert des Bodens und des Bodenwassers kann sich, je nach sauren
oder basischen Bedingungen, direkt oder indirekt über die Löslichkeit
von Nährstoffen auf die Bodeneigenschaften und somit auch auf das
Pflanzenwachstum auswirken.
3+ -
Ionen, und die von Ca2+ , Na + und anderer Kationen
sinkt. Hohe Aluminiumionenkonzentrationen (Al3+ zesse für die Differenzierung in die verschi
Boden typen besonders entscheidend: Lateriti
(Laterit bildung), Carbonatisierung (Kalkanreich
Versalzung, Podsolierung und Vergleyung.
Lateritisierung oder Lateritbildung findet h
) in den Regionen der Tropen und Subtropen sta
der Bodenlösung können bei niedrigen pH-Werten für heiße, feuchte Klima führt zu einer raschen Ve
Pflanzen toxisch wirken.
rung des Ausgangsgesteines und der Minerali
Versickerung großer Wassermengen bewirkt e
sonders starke Auswaschung und die meist
Verschiedene Boden-
durch die Verwitterung freigesetzten Verbin
bildungsprozesse lassen
und Nährstoffe werden aus dem Boden
unterschiedliche
schwemmt, soweit sie nicht von Pflanzen auf
Bodentypen entstehen men werden können. Eine Ausnahme besteht
5.10 Eisen- und Aluminiumverbindungen, die sich
Aufgrund großer regionaler Unterschiede in Geologie, Böden anreichern. Eisenoxide verleihen trop
Klima und Vegetation entstehen weltweit verschie- Böden ihre charakteristische rote Farbe (Abb
dene charakteristische Böden. Ein wichtiges Unter- des Ultisol-Profils in Abbildung 5.13 als Beis
scheidungskriterium zur Bodenklassifikation ist der einen durch Lateritisierung entstandenen Bode
jeweilige Bodentyp.
grund der starken Auswaschung verlieren diese
Ein international gebräuchliches Klassifikations sys- mit Ausnahme von H
tem geht auf ein im Jahr 1960 in den USA entwickeltes
System ( USDA- Bodenklassifikation) zurück. Jede der
zwölf Typen ist durch spezifische Bodenmerkmale
charakterisiert ( Abbildung 5.13). Die weltweite Verbreitung
der verschiedenen Bodentypen ist in Abbil-
+ auch zahlreiche versch
Kationen, was letztlich zu einer erheblichen V
rung der Böden führt.
Carbonatisierung (Kalkanreicherung) – ei
dung und Anreicherung von CaCO3 tritt auf, w
Evaporation sowie die Wasseraufnahme durch