Bodenkunde 2.3 UI13 2. Semester (FS14)
Bodenkunde 2.3 UI13 ZHAW Wädenswil 2. Semester (FS14) Lernziele Stoffkreisläufe + Gefährdungen
Bodenkunde 2.3 UI13 ZHAW Wädenswil 2. Semester (FS14) Lernziele Stoffkreisläufe + Gefährdungen
Kartei Details
| Karten | 13 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Biologie |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 25.06.2014 / 12.01.2021 |
| Weblink |
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Erkläre den Begriff "Stoffkreislauf"
In der Ökologie bezeichnet der Begriff Stoffkreislauf eine periodische Umwandlung von chemischen Verbindungen, in deren Verlauf – nach einer Reihe von chemischen Reaktionen – erneut der Ausgangsstoff entsteht. In Ökosystemen gibt es diverse Stoff- kreisläufe, zum Beispiel einen Kohlenstoffkreislauf, einen Stickstoffkreislauf, einen Schwefelkreislauf und einen Phosphorkreislauf.
Für die Betrachtung der Stoffkreisläufe in einem Ökosystem ist auch der Stoffaustausch mit der nicht lebenden Umwelt (Luft, Wasser, Boden, Fels) von Bedeutung.
Erkläre, wovon der spezifische C-Gehalt in Böden abhängig ist.
Der C-Gehalt eines spezifischen Bodens hängt ab von den Einträgen und vom Abbau. Wie im Bild unten zu sehen ist, hängen sowohl die Einträge, als auch die Abbaurate nicht nur von biologischen, sondern auch von klimatischen Faktoren ab.
Erkläre grob den Phosphorkreislauf.
Phosphor besitzt keine atmosphärische Komponente und befindet sich in der Regel in einem lokal begrenzten Kreislauf (siehe Abbildung). In terrestrischen Ökosystemen werden geringe Verluste durch Auswaschung generell durch Einträge aus verwitterndem Gestein ausgeglichen. In aquatischen, wie in terrestrischen Systemen, zirkuliert Phosphor in Nahrungsnetzen.
Erläutere die Pflanzenverfügbarkeit von Phosphor
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Phosphor liegt im Boden weitgehend in fester Form vor. Der Anteil in der Lösung macht in ungedüngten Böden nur etwa 0.1% aus.
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Gebundenes Phosphat findet sich entweder in organischen Verbindungen, in Bodenorganismen oder in anorganischen Salzen.
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Mikroorganismen sind für die Phosphorversorgung der Pflanzen entscheidend (z.B. Mykorrhiza).
Die Gesamtgehalte scheinen oft hoch, sind aber nicht immer gut pflanzenverfügbar. Deshalb wird sehr häufig gedüngt. Nur etwa 40% des gedüngten Phosphors werden genutzt. Deshalb erfolgte in den letzten Jahrzehnten in landwirtschaftlich genutzten Böden eine Phosphoranreicherung. Der Überschuss hat sich jedoch zwischen 1975 bis 1995 in Deutschland von 0.4 auf 0.19 Tg, 25 kg P ha-1 auf 11 kg P ha-1 verringert.
Erkläre, warum eine grosser Variation des Phosphorgehalts in verschieden Böden herrscht.
Je jünger ein Boden, desto mehr Phosphor ist vorhanden. Ein junger oder gedüngter Boden kann bis zu 1000mg P/kg Boden enthalten. Sandreiche Böden (z. B. weit entwickelte Böden wie Podsole) zeigen Phosphorgehalte von weniger als 100mg P/kg. Viele nicht zu tonarme Böden weisen Werte zwischen 200 und 800mg P/kg auf. Der P-Gehalt im Boden steigt von der Sand- zur Tonfraktion und mit dem Humusgehalt. In Laufe der Bodenbildung verliert der Boden Phosphor. Eine 20’000 Jahre alte Parabraunerde in Bayern hat bereits 400g P pro m2 Bodenoberfläche verloren.
Erkläre einige Punkte der endlichen Phosphorreserve
- Auf dem heutigen Produktionsniveau reichen die abbauwürdigen Reserven für ca 80 - 90 Jahre
- Die Vorräte liegen vor allem in Marokko, Südafrika un den USA un reichen für ca 250 Jahre
- Rohphosphate sind häufig mit Cadmium und Uran belastet
- Die Gewinnung des Rohphosphats geht oftmals mit erheblicher Umweltzerstörung/ Flächenverbrauch einher
Beschreibe die Rolle der Bodenbaktuerien im Stickstoffkreislauf
Bodenbakterien bilden durch Bindung von Luft-N und durch den Abbau vom organischen Material NH4+. Obwohl Pflanzen NH4+ auch aus dem Boden aufnehmen, absorbieren sie hauptsächlich NO3-, das von nitrifizierenden Bakterien aus NH4+ gebildet wird. Meist wird bereits in den Wurzeln das NO3- in organische Verbindungen wie Aminosäuren eingebaut.
Erkläre wie der Stickstoff im Boden gebunden ist
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95% des Stickstoff liegt im Boden organisch gebunden, d. h. in nicht unmittelbar pflanzenverfügbarer Form vor (Aminosäuren, Aminozucker, etc).
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Anorganisch gebunden und pflanzenverfügbar ist der Stickstoff in gut durchlüfteten Böden meist in Form des leicht löslichen und aufgrund der negativen Ladung schlecht zurückgehaltene Nitrat (NO3-) vorhanden. Nur ein kleiner Teil besteht aus austausch- barem und gelöstem Ammonium (NH4+).
Erkläre wie der Stickstoff im Boden gebunden ist
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95% des Stickstoff liegt im Boden organisch gebunden, d. h. in nicht unmittelbar pflanzenverfügbarer Form vor (Aminosäuren, Aminozucker, etc).
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Anorganisch gebunden und pflanzenverfügbar ist der Stickstoff in gut durchlüfteten Böden meist in Form des leicht löslichen und aufgrund der negativen Ladung schlecht zurückgehaltene Nitrat (NO3-) vorhanden. Nur ein kleiner Teil besteht aus austausch- barem und gelöstem Ammonium (NH4+).
Erkläre, wie die Verfügbarkeit von Stickstoff (N) und Phosphor(P) viele Aspekte globaler Biogeochemie kontrolliert:
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N limitiert NettoPrimärProduktion an Land und im Wasser
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N ist wichtiger Bestandteil der Stoffwechselenzyme
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P ist vorhanden in DNA, ATP und den Phospholipidmolekülen der Zellmembranen
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Veränderungen in der Verfügbarkeit von N und P über geologische Zeitabschnitte haben Umfang und Aktivität der Biosphäre entscheidend beeinflusst
Klimarelevanz:
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Direkt: N2O ist wichtiges Treibhausgas
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Indirekt: Einfluss auf C-Kreislauf (Aktivität der Biosphäre!)
Nenne die wichtigsten Schwefelquellen
Wichtigste Schwefelquellen sind das Schwefeldioxid (SO2) aus der Luft sowie Sulfate aus Mineralien (vor allem aus Gips). Ein wichtiger Prozess im Schwefelkreislauf ist die anaerobe Sulfatatmung Sulfat- und Schwefel reduzierender Bakterien, denen das Sulfat als Elektronenakzeptor bei der anorganischen Veratmung organischer Substrate dient.
Erkläre die Erhöhung von SO2 in der Atmosphäre in den letzten 150 Jahren und deren Auswirkung
Die Gesamtmenge von SO2 und dessen Folgeprodukten wird durch die Nutzung fossiler Brennstoffe extrem erhöht, und trägt wesentlich zur Eutrophierung stehender Gewässer bei (Schadstoffe). Der überwiegende Teil der Sulfate gelangt schließlich in die Ozeane, wird in unlösliche Form überführt, sammelt sich am Meeresgrund und ist damit für die Biosphäre zunächst einmal verloren.
Die von uns Menschen ausgestossenen Schwefelverbindungen bilden im Regenwasser Schwefelsäure. Der so verursachte saure Regen führt zu Säureeinträgen in Böden und kann Pflanzen schädigen. Auch historische Bauwerke können durch den sauren Regen geschädigt werden
Nenne einige Gefährdungen für Böden.
- Erosion (keine schützende Pflanzendecke)
- Auswaschung (Kalk durch Säuren, etc)
- Versalzung (Stoffe bleiben bei Verdunstung im Boden)
- Verdichtung (Fahrzeuge, Maschinen)
- Verschmutzungm (Schwermetalle etc)
- Versieglung (Verbauung)
