Ist es schon wieder soweit? Ja, der erste Monat des Jahres ist fast schon vorbei und das bedeutet: Der Vorfrühling beginnt - und mit ihm die Vorfreude auf bunte Blüten und erste Bienchen.

Im Februar gehen wir der Frage nach, wie Boden entsteht. Das Kalenderblatt zeigt verschiedene Arten der Verwitterung. Zeigt, wie aus leblosem Gestein über lange, lange Zeit und unter Einwirkung unterschiedlicher Kräfte am Ende lebendiger Boden entsteht.

Die Februar-Themen:
•    Wie entsteht Boden?
•    Experimente zu Verwitterung:
   - Frostsprengung
   - Wurzelkraft
   - Verwitterungsdose 
•    Hintergrundwissen zu den Entdecktipps
•    Zusatz in Berlin: Altglas in Natur und Recycling
•    Gewinnspiel für Klassen in Baden-Württemberg

Wie entsteht Boden?

Verwitterung ist ein langsamer, stetiger Prozess der Lockerung, Zerkleinerung und Aufbereitung von Gestein und ein grundlegender Prozess der Bodenbildung. Es wird zwischen physikalischer, chemischer und organischer Verwitterung unterschieden.

Physikalische Verwitterung
Zerkleinerung des Ausgangsgesteins durch Temperaturverwitterung: Ausdehnung, Schrumpfung, Frostsprengung (Wasser in Ritzen dehnt sich beim Frieren um 9% aus).
Salzsprengung: In trockenen Klimaten kommt es anstelle dessen zur Salzsprengung. In Wasser gelöste Salze kristallisieren in den Ritzen und Rissen des Gesteins durch Verdunstung aus und sprengen das Gestein.

Organische Verwitterung
Pflanzen sind durch die Sprengwirkung der Pflanzenwurzeln an der Zersetzung von Gestein beteiligt. Insbesondere Baumwurzeln üben einen enormen Druck auf Gestein aus.

Chemische Verwitterung
Mineralien des Gesteins reagieren mit Wasser, Luft, wässrigen Lösungen von Säuren und organischen Verbindungen, z.B. bei leicht wasserlöslichen Gesteinen wie Gips und Kalk (im Entdecke-Kalender aufgrund der Komplexität nicht erwähnt).

Das alles sind nur winzige Kräfte gegen den harten Stein, aber im Laufe von sehr, sehr, sehr langer Zeit wird er auf diese Weise zerkleinert.

Je nach ihrer Größe werden „Steinkrümel“ folgenden Korngrößenfraktionen zugeordnet:
Stein (>63mm)
Kiesel (>63–2mm)
Sand (>2–0,063mm)
Schluff (>0,063–0,002mm) und
Ton (>0,002mm).

(Im Entdecke-Kalender werden nur Sand, Schluff und Ton behandelt, weil sie die Bodenart ausmachen.)

Je nach Korngrößenzusammensetzung ergeben sich unterschiedlich große Hohlräume zwischen den Teilchen. Dies hat Einfluss auf die Durchlüftung und die Wasserführung des Bodens, wodurch wiederum auch die Durchwurzelbarkeit des Bodens beeinflusst wird.

Mit den Spielsteinen vom Boden-Mikado aus dem Januar kann man die unterschiedlichen Eigenschaften von Böden darstellen und untersuchen: Wie ist ein Boden, wenn besonders viele große Steinkrümel darin enthalten sind (Sandboden)? Oder vor allem ganz kleine (Tonboden)? Was bedeutet das für die Wasserdurchlässigkeit oder die Verfügbarkeit von Nährstoffen?

Die Anteile der unterschiedlichen Korngrößenfraktionen bestimmen, welche Bodenart vorliegt:
• Ein lehmiger Sand ist ein Gemisch aus allen drei Fraktionen mit dem Hauptanteil Sand.
• Sandige Böden sind besser durchlüftet als tonige, denn: Sand ist gröber als Ton und bildet mehr Grobporen, Wasser wird gut weitergeleitet. Dadurch werden aber auch Mineralstoffe relativ leicht vertikal ausgewaschen und der Boden trocknet nach Regen schneller aus.

Die Verwitterung des Gesteins ist nur der Beginn der Bodenbildung. Laut Definition ist Boden ein komplexes Gemisch, neben den mineralischen Bestandteilen (40%) besteht es unter anderem auch aus organischen Stoffen (5–10%). Aber wie werden organische Stoffe Bestandteil des Bodens?

Im Fortgang der Bodenbildung finden sich Pflanzen und Tiere ein. Bakterien, Pilze und Flechten auf Gestein locken erste Bodentiere an. Aus dem Mix von abgestorbenen Pflanzenresten, Tierkadavern, Kot und dem zerkleinerten Gestein entwickelt sich mit Hilfe von Pilzen, Bakterien und anderen Bodentieren die obere Bodenschicht mit Humus. Die Böden werden fruchtbar. Ein fruchtbarer Boden lässt sich leicht durchwurzeln, bietet weiteren Pflanzen Halt und versorgt sie über ihre Wurzeln mit Wasser, Luft und Nährstoffen.

Die Infografik zeigt, welche Kräfte auf die Erde einwirken. Böden entstehen außerordentlich langsam. Sie sind Ergebnis eines jahrtausendelangen Zusammenspiels physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse. Treibende Kräfte, die aus dem Gestein langsam Boden machen, sind das Klima, die Bodenlebewesen, die organische Substanz, das Relief, das Ausgangsmaterial und die Nutzung durch den Menschen. Bis ein Meter Boden entsteht, dauert es im Durchschnitt 15.000 Jahre und die Entwicklung endet nie. Für die Bildung von einem Zentimeter fruchtbaren Boden rechnet man mit einer Zeitspanne von 100 bis 300 Jahren.

(Klicken Sie auf die Infografik, um sie als Schaubild herunterzuladen.)

1. Frostsprengung

Material: Spritze, Wasser, Knete oder Nagel, Kälte (draußen/Gefrierfach)
Dauer: Ansetzen ca. 5 Minuten, einige Stunden im Gefrierfach
Sozialform: Gruppenarbeit

Wenn Wasser gefriert, wird es zu Eis. Dabei vergrößert es sein Volumen und das mit viel Kraft: Wenn es in einem Riss im Stein eingeklemmt ist, kann es beim Gefrieren den Stein sprengen. Wie viel größer wird das Wasser, wenn es gefriert? Das kann man mit einem einfachen Experiment herausfinden: Die Spritze wird etwa bis zur Hälfte mit Wasser aufgezogen, am besten bis zu einer Markierung. Die Spritzenöffnung wird mit einem Nagel oder Knete wasserdicht verschlossen. Dann den Füllstand notieren. Die Spritze in einer frostigen Nacht nach draußen oder alternativ ins Gefrierfach legen. Wenn das Wasser komplett gefroren ist, können die Kinder nachschauen, bis wohin es sich ausgedehnt hat, und es mit der Anfangsmarkierung vergleichen.
Wer es genau wissen will, kann den Faktor der Ausdehnung berechnen.

Ausführliche bebilderte Anleitung
Anleitung zum Ausdrucken und Auf-den-Tisch-Legen
Arbeitsblatt Versuchsprotokoll für das Experiment

Lehrplan Berlin
NaWi: 3.2 Stoffe im Alltag (Eigenschaften von Körpern und Stoffen); Kompetenzen: Erkenntnisse gewinnen
SU: 3.6 Wasser; Kompetenzen: Erkennen

Lehrplan Baden-Württemberg
SU: Naturphänomene und Technik; Kompetenzen: Welt erkunden und verstehen

Kita-Kompetenzen
Einsichten in physikalische Zusammenhänge gewinnen, arbeitsteilig an einer gemeinsamen Sache arbeiten 

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2. Wurzelkraft

Material: Joghurtbecher, Gipspulver, Wasser, Löffel, getrocknete Bohnen
Dauer: Ansetzen ca. 20 Minuten, Warten mindestens 2 Tage schauen und vergleichen
Sozialform: Einzel-, Tandem- oder Gruppenarbeit

Auch Wurzeln von Pflanzen können Steine zerkleinern! Es ist wirklich erstaunlich, wie viel Kraft in ihnen steckt. Mit diesem Experiment kann man ihre Wurzelkraft erforschen: Am besten eignen sich durchsichtige Joghurtbecher. Jeder Becher wird bis zur Hälfte mit Gipspulver gefüllt. Dann nach und nach Wasser hinzugeben und rühren, bis der Gips eine joghurtcremige Konsistenz hat. Dann werden 6 Bohnen hineingesteckt. Die getrockneten Bohnen ziehen Feuchtigkeit aus dem Gips und fangen an zu keimen. Schon am nächsten Tag wird eine kleine Veränderung sichtbar sein. Was passiert?

Ausführliche bebilderte Anleitung auf der Webseite
Arbeitsblatt Versuchsprotokoll für das Experiment

Lehrplan Berlin
Nawi: 3.5 Pflanzen, Tiere. Lebensräume; Kompetenzen: Erkenntnisse gewinnen
SU: 3.1 Erde; Kompetenzen: Erkennen

Lehrplan Baden-Württemberg
SU: Natur und Leben, Kompetenzen: Welt erkunden und verstehen

Kita-Kompetenzen
Geduld entwickeln, neugierig und offen sein 

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3. Verwitterungsdose

Material: Konservendose, Pappe, Stift, Schere, Klebeband, Sand, Glasscherben
Dauer: Projekt
Sozialform: Gruppenarbeit

Thema sicherer Umgang mit Glasscherben: Wie greift man eine Glasscherbe an, ohne sich zu verletzen? Welche Hilfsmittel kann man verwenden (Handschuhe, Müll-, Grillzange)? Wie verhalte ich mich, wenn ich mich doch geschnitten habe? Wie helfe ich einem anderen Kind mit einer Schnittverletzung?

Wo könnte man Glasscherben finden? (Am Glascontainer, im Stadtpark etc.; Hygiene beachten, Scherben vor Benutzung waschen).

Anleitung: Die Konservendose zu 2/3 mit Sand und kleinen Steinen befüllen und die Glasscherben hineinlegen. Darauf achten, dass der Deckel festsitzt und ihn eventuell mit Klebeband fixieren.

Bei diesem Experiment ist sehr viel Geduld erforderlich. Bis die Glasscherben geschliffen sind, dauert es eine Weile, aber recht schnell sind erste Kratzspuren vom Sand auf dem Glas zu erkennen. Der Erfolg ist ein gemeinsamer: Allein wird es kaum ein Kind schaffen,
die Dose so lange zu schütteln, dass eine deutliche Veränderung eintritt, aber im gemeinsamen
Tun werden Fortschritte sichtbar.

Kitakinder bis 2. Klasse
Im Sitzkreis wandert die Dose von Kind zu Kind, dazu kann gesungen werden:

Oben, schütteln, schütteln,
schütteln, schütteln, schütteln.
(dabei die Dose auf Kopfhöhe schütteln)

Unten, schütteln, schütteln,
schütteln, schütteln, schütteln.
(dabei die Dose auf Bauchhöhe schütteln)

(ebenso links und rechts)
Und weiter!
(an das nächste Kind reichen)

Als festes Ritual könnte die Dose jeden Tag über einen bestimmten Zeitraum geschüttelt werden.

Tipp 1: Eine ungeschliffene Scherbe zum Vergleich aufbewahren.
Tipp 2: Bei jedem Nachschauen eine Scherbe herausnehmen und eine Entwicklungsreihe aufbauen. Zwischen den Stufen mindestens 15 Minuten schütteln.

Spielidee: Die Entwicklungsreihe durchmischen und wieder in die richtige Reihenfolge bringen. Aus den rundgeschliffenen Glasscherben kann eine Insektentränke gebaut werden: Auf einem Teller/in einer Schale sammeln, mit Wasser füllen. Insekten können hier trinken, ohne zu ertrinken, und es sieht hübsch aus

Ausführliche bebilderte Anleitung

Lehrplan Berlin
SU: 3.1 Erde; Kompetenzen: Erkennen

Lehrplan Baden-Württemberg
SU: Naturphänomene und Technik; Kompetenzen: Welt erkunden und verstehen

Kita-Kompetenzen
Geduld entwickeln; gemeinsam an einer Sache arbeiten; erkennen, dass Ausdauer und Arbeitsteilung zum Ziel führen können

Hintergrundwissen zu den Entdecktipps

Die ersten frühen Insekten kündigen den Frühling an. Für die 15 verschiedenen Wintermückenarten haben niedrige Temperaturen einen entscheidenden Vorteil: Es gibt weniger Konkurrenz um Ressourcen. Außerdem sind weniger Feinde wie Vögel und kleinere Nagetiere unterwegs. Wintermücken treten in Schwärmen auf und stechen nicht.

Der Asiatische oder Harlekin-Marienkäfer wurde als Nützling zur Bekämpfung von Blattläusen eingeführt und hat sich wenig später in die freie Natur abgesetzt. Er besitzt eines der leistungsstärksten Immunsysteme der Tierwelt und setzt sich gegen heimische Marienkäfer durch. Forschende versuchen, Antibiotika zu entwickeln, die Bakterien mit ähnlichen Mechanismen bekämpfen, wie es der Asiatische Marienkäfer tut.

Die Blauschwarze oder Große Holzbiene ist mit bis zu 28 mm Körperlänge die größte Biene Deutschlands und durch ihre Größe und Farbe beeindruckend und unverwechselbar. Sie nistet im Totholz von Laubbäumen. Lässt man für diese Biene Totholz im Garten stehen oder stellt eigens welches auf, fördert man gleichzeitig sehr viele weitere Insekten, Pilze, Moose und Flechten. Totholz ist tatsächlich sehr lebendig, weshalb vermehrt auch der Begriff Biotopholz dafür verwendet wird.

Die Blauschwarze Holzbiene ist wie die meisten frühen Bienen auf das Vorhandensein von frühen Blüten angewiesen, etwa auf die Kätzchen der Salweide.

Die Bäume haben noch keine Blätter, so kann das Sonnenlicht den (Wald-)Boden erwärmen. Das ist das Signal für die Frühblüher, ihre Blütenstängel austreiben zu lassen. Die Frühblüher haben viel Kraft in ihrer Zwiebel gespeichert. In kurzer Zeit können sie wachsen, blühen und Samen bilden. Sobald das Dach aus Blättern da ist, endet das Farbspiel der Frühblüher und sie bleiben bis zum nächsten Frühjahr als Zwiebeln zurück im Boden. Die Zwiebeln müssen tief genug in der Erde liegen, um im nächsten Winter vor Frost geschützt zu sein. Die Position kann sich z.B. durch Bodenbewegungen verändern und die Zwiebeln zu hoch sitzen lassen. Wie viele andere Zwiebelblumen auch, haben Narzissen für diesen Fall einen Trick in petto: Ihre Zwiebeln besitzen Zugwurzeln, mit denen sie sich selbst tiefer nach unten ziehen können. Dabei wird diese Wurzel kürzer und dicker. Das sorgt zusätzlich für eine gute Fixierung im Boden. 

Schneeglöckchen bringen übrigens tatsächlich Schnee zum Schmelzen. Die Zwiebel der Schneeglöckchen verbrennt Kohlenhydrate, wobei Wärme entsteht. Mit diesem Trick erhöht die Pflanze die  Umgebungstemperatur um bis zu 10° C!

Zu guter Letzt noch ein kulinarischer Tipp:
Gänseblümchen sind auch im Februar zu finden. Sobald die Schneedecke lichter wird, strecken sie ihre zarten Köpfe Richtung Sonne. Sie sind reich an Vitamin C, Magnesium, Eisen und anderen Vitalstoffen. Sie eignen sich hervorragend für Salate und sind eine schöne Dekoration auf jedem Butterbrot.

Zusatz in Berlin: Altglas

In der Natur kann eine Glasflasche je nach den Bedingungen zwischen 400 und einer Million Jahre überdauern. Entgegen landläufiger Meinung ist es in höchstem Maß unwahrscheinlich, dass Glasflaschen oder -scherben Waldbrände auslösen. Aber von ihnen geht eine Verletzungsgefahr für Tiere und Menschen aus.

Durch den Einsatz von Altglas anstelle neuer Rohstoffe kann bei der Glasherstellung ca. 1/3 an Energie eingespart werden. Die Recyclingquote von Altglas liegt bei 84%. Gläser und Flaschen lassen sich auch im Mehrwegsystem immer wieder befüllen, dann müssen sie nicht jedes Mal eingeschmolzen werden und es werden noch mehr Energie und Rohstoffe eingespart.

Monatliches Gewinnspiel in Baden-Württemberg

Jeden Monat verlosen wir ein Gewinnpaket mit einem Bodenforschungs-Set, Spielen und vielem mehr. 

Schickt uns einfach eine Rückmeldung zum Entdecke-Kalender: Wo hängt er, was habt Ihr in diesem Monat ausprobiert, gebaut, gebastelt, entdeckt? Was gefällt Euch gut, was wünscht Ihr Euch für den nächsten Kalender?

Am meisten freuen wir uns über Einsendungen mit einem Foto, z.B. vom Kalender im Klassenzimmer oder von Euch beim Entdecken.

E-Mail an: gewinnspiel@entdeckekalender.de
Einsendeschluss ist immer der letzte Tag des Monats, also für die ganz Schnellen der 31.1.2024, für den Februar ist es dann der 29.2.2024.

Und nun: Auf nach draußen, den Vorfrühling entdecken!

Herzliche Grüße vom Pindactica-Team

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