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Bodenbildung: Vom Gestein zum lebendigen Boden
Bodenbildung, auch Pedogenese, ist die langsame Entstehung und Entwicklung von Boden. Verwitterung zerkleinert und verändert zunächst das Ausgangsgestein. Lebewesen und organische Reste tragen anschließend dazu bei, dass ein geschichteter, belebter Boden entsteht. Dieser Vorgang dauert Jahrtausende.
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Vom Gestein zum Lockermaterial
Am Anfang der Bodenbildung steht festes Ausgangsgestein. Regen, Sauerstoff, Hitze, Kälte, Wasser und Wind wirken darauf ein. Das Gestein wird zerkleinert oder chemisch verändert. Diesen Vorgang nennt man Verwitterung.
Verwitterung
Verwitterung umfasst Vorgänge, die Gestein an der Erdoberfläche zerkleinern oder seine mineralischen Bestandteile chemisch verändern. Das Material wird dabei lockerer und kann weiter umgewandelt werden.
Das entstandene mineralische Lockermaterial bildet noch keinen vollständig entwickelten Boden. Für einen belebten Oberboden müssen später Organismen und organische Reste hinzukommen.
Ein Granitblock wird durch Temperaturwechsel und gefrierendes Wasser in kleinere Stücke zerlegt. Wasser und Säuren verändern danach Minerale im Gestein. Aus einem Teil des mineralischen Materials können Tonminerale entstehen.
Der entscheidende Zusammenhang lautet:
mechanische Zerkleinerung → chemische Veränderung → mineralisches Lockermaterial
Verwitterung bereitet das Ausgangsmaterial vor. Ein lebendiger Boden entsteht erst durch das weitere Zusammenwirken mineralischer Bestandteile, organischer Reste und Lebewesen.
Drei Arten der Verwitterung unterscheiden
Verwitterung lässt sich nach dem wirkenden Mechanismus in physikalische, chemische und biogene Verwitterung einteilen.
Physikalische Verwitterung zerkleinert Gestein
Bei der physikalischen Verwitterung wird Gestein mechanisch zerlegt. Seine mineralischen Bestandteile werden dabei nicht durch eine chemische Reaktion umgewandelt.
- Frostsprengung: Wasser dringt in eine Spalte ein, gefriert und übt Druck auf das Gestein aus.
- Temperatursprengung: Erwärmung und Abkühlung führen wiederholt zu Ausdehnung und Zusammenziehen.
- Salzsprengung: Wasser verdunstet, Salzkristalle wachsen und drücken gegen die Wände von Poren oder Spalten.
- Druckentlastung: Werden aufliegende Schichten abgetragen, sinkt der Druck. Das Gestein dehnt sich aus, und es können Klüfte entstehen.
Chemische Verwitterung verändert Minerale
Bei der chemischen Verwitterung reagieren Bestandteile des Gesteins beispielsweise mit Wasser, Säuren oder Sauerstoff.
- Lösungsverwitterung: Wasser löst lösliche Gesteinsbestandteile.
- Hydrolyse: Mineralische Verbindungen werden durch eine Reaktion mit Wasser verändert; dabei können Kationen aus dem Mineralverband gelöst werden.
- Säureverwitterung: Saures Wasser greift basische Bestandteile wie Calciumcarbonat an.
- Oxidationsverwitterung: Sauerstoff oxidiert eisenhaltige Verbindungen. Dabei können rote oder gelblich-braune Farbtöne entstehen.
Biogene Verwitterung wird durch Lebewesen ausgelöst
Biogen bedeutet: durch Lebewesen verursacht oder beeinflusst.
- Wurzelsprengung: Wachsende Wurzeln drücken eine Gesteinsspalte auseinander.
- Organische Säuren: Von Lebewesen stammende Säuren greifen Minerale an.
- Bioturbation: Tiere und andere Organismen schaffen Hohlräume und lockern Material auf.
Wie lebendiger Boden entsteht
Mineralisches Lockermaterial allein ist noch kein lebendiger, fruchtbarer Oberboden. Die biologische Besiedlung erweitert den Prozess.
- Bakterien, Pilze und Flechten besiedeln das verwitterte Gestein.
- Diese Pionierorganismen ziehen erste Bodentiere an.
- Abgestorbene Pflanzenreste, Tierkadaver und Kot gelangen auf und in das Lockermaterial.
- Pilze und Bakterien wirken an der Umwandlung der organischen Reste mit.
- Organisches und mineralisches Material vermischen sich allmählich.
- Es entwickelt sich eine obere Bodenschicht, auf der Pflanzen wachsen können.
Organisches Material
Organisches Material stammt von Lebewesen. Dazu gehören beispielsweise abgestorbene Pflanzenreste, Tierkadaver und Kot. Durch ihre Umwandlung entsteht ein wichtiger Bestandteil des Oberbodens.
Bodenbildung ist sehr langsam. Die Entstehung eines entwickelten, lebendigen Bodens dauert Jahrtausende. Boden kann deshalb nicht in kurzer Zeit vollständig ersetzt werden.
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Am Anfang steht das . Durch entsteht mineralisches Lockermaterial. Abgestorbene Reste liefern . Pilze und Bakterien wirken an dessen mit.
Warum ein Boden Schichten besitzt
Während der Bodenentwicklung verändern sich verschiedene Bereiche unterschiedlich. Dadurch entstehen Bodenhorizonte.
Bodenhorizont
Ein Bodenhorizont ist eine annähernd waagerechte Bodenschicht mit bestimmten Merkmalen. Die Abfolge der Horizonte bildet das Bodenprofil.
Bodenprofil
Ein Bodenprofil ist ein senkrechter Schnitt durch den Boden. Es zeigt die Abfolge der Bodenhorizonte bis zum Gestein, aus dem sich der Boden entwickelt hat.
Oben befindet sich fruchtbares Erdreich mit organischen und mineralischen Bestandteilen. Darunter können weitere Schichten liegen, beispielsweise sand- oder tonreiches Material. Zuunterst befindet sich das Ausgangsgestein.
Die genaue Zahl, Mächtigkeit und Beschaffenheit der Horizonte ist nicht überall gleich. Ein Profil zeigt daher nicht nur eine Schichtung, sondern auch Spuren der jeweiligen Bodenentwicklung.
In einem Profil erkennst du oben eine dunkle, durchwurzelte Schicht. Darunter liegt helleres, tonreiches Material und ganz unten festes Gestein.
Du kannst sicher beschreiben:
- Der obere Bereich enthält mehr sichtbare organische Bestandteile und Wurzeln.
- Die tiefer liegenden Bereiche unterscheiden sich in Material und Farbe.
- Das feste Gestein bildet das Ausgangsmaterial der Entwicklung.
Aus Farbe allein solltest du jedoch keinen vollständigen Bildungsprozess ableiten. Dafür wären weitere Beobachtungen nötig.
Wovon Bodenunterschiede abhängen
Böden entwickeln sich nicht überall gleich. Mehrere Bedingungen wirken zusammen:
- die Art des Ausgangsgesteins,
- die Feuchtigkeit,
- die herrschenden Temperaturen,
- die vorhandenen Pflanzen,
- die Abtragung oder Ablagerung von verwittertem Material.
Diese Faktoren beeinflussen unter anderem Bodenbeschaffenheit, Farbe und Schichtung.
Braunerde kommt in gemäßigten Breiten häufig vor. Sie kann sich bei feuchtem Klima auf Material mit wenig oder keinem Kalk entwickeln.
Eine Rendzina entsteht auf Kalkstein. Sie ist dunkel gefärbt und kann einen hohen Steinanteil besitzen, der den Ackerbau erschwert.
Die Beispiele zeigen: Unterschiedliches Ausgangsgestein und unterschiedliche Umweltbedingungen führen nicht zwangsläufig zum gleichen Boden.
Ein Boden ist das Ergebnis eines langen Prozesses unter bestimmten Standortbedingungen. Deshalb reicht ein einzelner Faktor selten aus, um alle seine Eigenschaften zu erklären.
Tonminerale und Bodenfruchtbarkeit
Tonminerale sind sehr kleine mineralische Bestandteile des Bodens. Viele besitzen negative Ladungen. Dadurch können sie positiv geladene Teilchen, sogenannte Kationen, festhalten und wieder austauschen.
Kationenaustauschkapazität
Die Kationenaustauschkapazität beschreibt, wie gut ein Boden Kationen an seinen Bestandteilen festhalten und austauschen kann. Solche Kationen können für Pflanzen wichtige Nährstoffe enthalten.
Eine hohe Austauschkapazität kann die Speicherung pflanzenrelevanter Kationen fördern. Tonminerale können deshalb zur Bodenfruchtbarkeit beitragen.
Fruchtbarkeit hängt jedoch nicht nur von Tonmineralen ab. Auch organisches Material und die Tätigkeit von Pilzen, Bakterien und Bodentieren sind für die Entwicklung eines belebten Oberbodens wichtig.
Bei der Verwitterung von Granit greifen mehrere Prozesse ineinander:
- Physikalische Verwitterung zerkleinert den Granit.
- Chemische Verwitterung verändert Minerale wie Feldspäte und Glimmer.
- Dabei können Tonminerale entstehen.
- Tonminerale können Kationen speichern und austauschen.
Das Beispiel verbindet Gesteinsverwitterung mit einer Eigenschaft des späteren Bodens. Es bedeutet nicht, dass jeder tonreiche Boden unter allen Bedingungen automatisch gleich fruchtbar ist.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Bodenbildung
- Ausgangsmaterial
- festes Gestein
- mineralisches Lockermaterial
- Verwitterung
- physikalisch
- chemisch
- biogen
- Belebung
- Pionierorganismen
- organische Reste
- Bodentiere und Mikroorganismen
- Bodenentwicklung
- Horizonte
- Bodenprofil
- Dauer von Jahrtausenden
- Standortfaktoren
- Ausgangsgestein
- Feuchtigkeit und Temperatur
- Pflanzen
- Abtragung und Ablagerung
- Bodenfruchtbarkeit
- Tonminerale und Kationen
- organisches Material
- biologische Aktivität
- Ausgangsmaterial
Abschluss-Check
Wenn du die Prozessfolge erklären, Verwitterungsarten am Mechanismus unterscheiden und Bodenunterschiede mit mehreren Standortfaktoren begründen kannst, hast du die zentralen Zusammenhänge der Bodenbildung erfasst.