Name: Sophia M. Neff, 2020-06
Abiotische Faktoren: Boden und pH-Wert
Die abiotischen Faktoren Boden und pH-Wert sind sehr eng miteinander verbunden.
Der Boden dient als Rohstoffspeicher, filtert, puffert und speichert Wasser, liefert die Mineralsalzionen, dient vielen Organismen wie Bakterien, Pilzen, Würmern, Insekten etc. als Lebensraum und beeinflusst obendrein auch den Wärmehaushalt der Erde.
Da im Wald durch die Bäume nur wenig Sonne auf den Boden gelangt, erwärmt sich dieser nicht so stark. Wenn der Boden relativ kühl bleibt, verdunstet das Wasser weniger und der Boden bleibt feucht. Im Wald dienen außerdem auch Moose zum Wasserspeicher. Diese sogenannte Retention kann Hochwasser verhindern, da durch den Speicher in Moose das Wasser nur sehr langsam in Bäche gelangt. Zu viel Moos verhindert jedoch die Belüftung von Boden und Baumwurzeln. Auch der Boden kann bewirken, dass das Wasser langsamer in Bäche gelangt. Je nachdem wie fein- oder grobkörnig der Boden ist, kann Wasser schneller oder weniger gut versickern.
Die Wasserdurchlässigkeit beeinflusst in Verbindung mit dem pH-Wert die Entwicklung verschiedener Arten und das Konkurrenzverhalten, z.B. ist die Rotbuche tolerant. Sie kann auf einem Boden wachsen, der sauer bis alkalisch ist und der leicht nass bis frisch ist. Die Esche ist relativ stenök und fühlt sich eher auf nass-feuchtem und neutralen Boden wohl. Die tolerante Rotbuche kann also die stenöke Esche verdrängen.
Aufbau und Zonierung des Bodens
Bei einer Tiefe von 1m sind bereits alle Bodenhorizonte vertreten.
Streu und Laubreste bilden den 0-Horizont.
Der dunkle Oberboden wird A-Horizont genannt.
Der helle Unterboden wird als B-Horizont bezeichnet.
Der letzte Teil, der C-Horizont ist mit Gesteinsbrocken ist mit Gesteinsbrocken durchsetzt.
Je tiefer die Stelle im Boden, an der der pH-Wert gemessen wird, desto höher ist dieser, d.h. dass der Boden in der Tiefe alkalischer wird.
weitere Grafik siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Bodenhorizont#/media/Datei:Soil_profile.png
Bodenbildung
Pflanzenwurzeln nehmen Mineralien auf und geben dabei Wasserstoff-Ionen ab. Dadurch sinkt der pH-Wert im Boden, was bedeutet, dass der Boden saurer wird. Die Säuren greifen das Ausgangsgestein an und setzen damit neue Mineralionen für Pflanzen frei. Da die Wurzeln sich mit der Zeit weiter ausbreiten und immer weiter in die Tiefe eindringen, kann immer ein neuer Bereich genutzt werden. Wurzeln ausdauernder Pflanzen können durch Dickenwachstum sogar Gestein sprengen, wenn sie in Risse oder spalten eindringen. Pflanzen mit flachen Wurzeln können den Boden verdichten, während Tiefwurzler den Oberboden lockern können.
Kleine Organismen, Edaphon genannt, ernähren sich von Überresten abgestorbener Lebewesen, die sich an der Oberfläche sammeln und wandeln diese in Mineralien und Säure um, was dann als Humus bezeichnet wird. Durch den Abbau organischer Stoffe zu Säure und den Ionenaustausch kann der Boden zu sauer werden. Wenn der Boden zu sauer ist, ist die Aktivität des Edaphons eingeschränkt, wodurch der Abbau organischer Stoffe verlangsamt wird und weniger Humus entsteht. Durch einen versauerten Boden können auch Tonmineralien aus dem Ober- in den Unterboden ausgewaschen werden, was man an einem ausgeblichenen A- und einem dunklen B-Horizont erkennt.
Ausgangsgesteine können unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, was den Boden maßgeblich beeinflusst. Ein bestimmter Kalkanteil kann die Wirkung von Säure puffern und die optimalen Lebensbedingungen für das Edaphon aufrechterhalten. Zu viel Kalk vermindert jedoch die chemische Verwitterung und die Freisetzung von Mineral-Ionen aus dem Ausgangsgestein.
Bedeutung des pH-Werts für den Boden
Die chemische Verwitterung nimmt mit steigendem pH-Wert ab.
Die Humifizierung erreicht ihr Maximum bei einem pH-Wert von 5-7.
Die biologische Aktivität ist bei einem pH-Wert zwischen 7 und 8 am stärksten.
Mit steigendem pH-Wert nimmt die Verlagerung von Aluminium- und Eisenverbindungen ab, bis es bei einem pH-Wert von ca. 5,5 sogar ganz zum Erliegen kommt.
Die Freisetzung von Stickstoff- und Schwefelverbindungen findet ihr Optimum bei einem pH-Wert von 5-8, von Phosphat-Ionen bei einem pH-Wert von 7, von Kalzium- und Magnesium-Ionen bei einem pH-Wert von 8 und die Freisetzung von Kalium-Ionen findet ihr Optimum zwischen 7 und 8.
Waldsterben
In den 1980ern war das sogenannte Waldsterben ein großes Problem. Die stickstoff- und schwefelhaltigen Bestandteile von Rauchgasen lösten sich in der Atmosphäre in Wasser und gelangten dann als saurer Regen auf den Boden. Pflanzen wurden entweder direkt durch Verätzung geschädigt oder durch den versauerten Boden. Da der Boden versauerte, war die Aktivität des Edaphons nämlich eingeschränkt, wodurch der Abbau organischer Stoffe zu Mineralien verlangsamt bzw. gestoppt wurde. Das Waldsterben hatte allerdings auch andere Gründe. Fichten und weitere Baumarten standen auf Flächen, die erst seit dem 18. Jahrhundert wieder einen Waldboden aufwiesen. Durch landwirtschaftliche Nutzung wies der Boden Mineralstoffmangel auf, was sich jedoch erst nach einiger Zeit bei den Bäumen bemerkbar machte. Des Weiteren wurden immer mehr Bäume vom Buchdrucker befallen. Das Waldsterben wurde also durch das Zusammenwirken verschiedener Faktoren ausgelöst.
Damals wollte man das Waldsterben durch Filter in Verbrennungsanlagen und neuen Heizungen. Viele Umweltparteien und Umweltministerien wurden gegründet. Auch heute kann man Schäden durch Grundwasserabsenkung, Bodenversauerung und Fehlen wichtiger Mineralstoffe beobachten, wobei diese nur teilweise von Menschen ausgehen.
Zeigerpflanzen
Zeigerpflanzen bzw. Bioindikatoren sind stenöke Pflanzen, die also nicht tolerant sind, sondern nur bei bestimmten Bedingungen wachsen.
Die Flatterbinse wächst z.B. nur auf Böden, die länger nass sind, was zu dem Schluss führt, dass die Bodenschichten an diesen Standorten dicht sind.
Der Aronstab wächst an Orten mit einer hohen Stickstoffkonzentration in Form von Ammonium- und Nitrat-Ionen, während Maiglöckchen Bioindikatoren für einen stickstoffarmen Boden sind.
Siehe auch den Artikel: Saurer Regen und saurer Boden.