S Stoffwechsel Boden - Experimente Biologie

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S Stoffwechsel Boden

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Bodenstoffwechsel              
Lebenstätigkeit im Boden
 
Prinzip: Um die geringen absoluten Werte messen zu können, fängt man das abgegebene CO2 in einer sehr genau abgewogenen Menge Natronlauge auf und bestimmt die Zeit des Umschlagspunkts der Lösung, der man einen Farbindikator zugesetzt hat (sehr empfindlicher Nachweis, der allerdings sehr sorgfältig durchgeführt werden muss. Bei sorgfältigem Arbeiten gibt der Versuch sehr überzeugende und reproduzierbare Messergebnisse!


Bodenaktivität  Arbeitsunterlage 1----------------------------------------------------------------------
Bodenatmung
 
Versuchsaufbau:

 
 
Durchführung:
1)    Man füllt das Testgefäß mit wenigstens 300g (genau abwiegen) frischem, feuchtem Boden.
2)    Einführen eines langen Plastikrohrs, das man mit wenig Watte versieht, so dass der Boden das Rohr nicht verstopft.
3)    Man lässt ca 30min laufen, um schon gebildetes CO2  auszusaugen.
4)    Etwa 50 ml einer 10 %igen NaOH Lösung füllt man in das Reaktionsgefäß A
5)    In das Reaktionsgefäß B gibt man genau 200 ml Wasser 2 Tropfen Phenolphtaleinlösung (es muss sich eine Rotfärbung einstellen), und dann 0,3 ml einer frisch angesetzten Lösung von 1 / 10 n NaOH.
6)    Nun saugt man mit der Wasserstrahlpumpe langsam Luft durch die ganze Apparatur - und durch den Boden - . Das gebildete Kohlendioxid wird mitgerissen und entfärbt die Lösung im Messgefäß B.
7)    Die Zeit vom Beginn des Versuchs bis zur Entfärbung genau notieren! Bei guten Böden sollte sich eine Entfärbung in 20 min einstellen!
 
Rechnung:
z.B. Die Entfärbungsdauer sei: 30 min. Es werden von 321,5 g Boden in 30 min. 0,3 ml einer 0,1 n NaOH verbraucht. Da 0,1 ml einer 0,1 n NaOH entsprechen 0,44 mg CO2 . Es sind also von der Bodenprobe 1,12 mg Kohlendioxid produziert worden.
 
Tipps: Böden, die durch Gifte, Öl oder Benzin „tot“ sind,  lassen sich auf Grund der deutlich längeren Entfärbungszeiten erfassen. Daher sollte man zuerst einen Test mit optimalem Gartenboden durchführen. Käufliche Gartenböden sind oft auch „tot“, da sie sterilisiert werden.



Bodenaktivität  Arbeitsunterlage 2------------------------------------------------------
Bodenaktivität als Katalaseaktivität

Prinzip: Die Katalase ist ein sehr verbreitetes Enzym. Die Katalaseaktivität ist sehr eng mit der gesamten Lebenstätigkeit verbunden, so dass sie ein Maß ist für das Vorhandensein von Bodenlebewesen. Katalase spaltet H2O2 zu Wasser und freien Sauerstoff, der leicht aufgefangen  werden kann. Beim Versuch ist darauf zu achten, dass keine Wurzeln in der Bodenprobe enthalten sind, da Wurzeln eine sehr hohe Katalaseaktivität aufweisen. 

 
 
 Versuchsdurchführung:
1) Man siebt den frischen, nicht getrockneten oder erwärmten Boden und entfernt die Wurzelreste.
2) 5 g des zu untersuchenden Bodens werden in das Messgefäß gegeben.
3) Zugabe von 20 ml eines 0,2 m Phosphatpuffers pH 6,8.
4) Mit Rührmotor ständig umrühren.
5) Zugabe von 2 ml einer 6.5%igen Natriumazid Lösung. (Natriumazid NaN3 verhindert die enzymatische H2O2 Spaltung. Noch 15 bis 30 min rühren. 
6) Nach 30min werden genau 10ml einer 3%igen H2O2 Lösung zugegeben, Verschluss des Messgefäßes und sofortiges Auffangen des gebildeten Sauerstoffs.
8) Messung, in welcher Zeit 10, 20 und 40ml Sauerstoff freigesetzt werden.   
9) Zugabe von 10 ml einer Braunstein Lösung(ManganIVoxid):  Das restliche H2O2 wird zerstört (Lösung: 5g Braunstein in 100ml 10%iger Natriumcarbonat-Lösung aufschlämmen.).
10) Blindproben: Dazu wird der Pufferlösung ohne Boden H2O2 angesetzt und 10 ml Braunsteinlösung zugegeben. Aller Sauerstoff wird freigesetzt. Das frei werdende Voluemn gleich  = 100% setzen).
 
Errechnung der Katalase-Zahl (als Messgröße für die Bodenaktivität):
 
                                   O2 unbehandelter Boden  - O2 mit NaN3 behandelter Boden
Katalasezahl =         ____________________________________________________
                                                           O2 mit Braunstein behandelter Boden
 
Aufgabe:
Vergleichen Sie die Katalasezahlen bei verschiedenen Böden Ihrer Wahl und interpretieren Sie den Befund.
 


Bodenaktivität Arbeitsunterlage 3-----------------------------------------------
Destruenten

Info: Während die meisten tierischen Bodenbewohner die organischen Abfälle zerkleinern oder als Räuber gegenüber anderen Bodenbewohnern leben, bewirken Pilze und Bakterien den eigentlichen Abbau des organischen Materials. Man schätzt, dass rund 60 % aller organischen Stoffe "durch die Pilzzellen" hindurch wandern und letztlich von ihnen abgebaut werden.
Man kann drei große ökologische Nischen bei Pilzen unterscheiden: Pilze, die nur von organischem, abgestorbenem Material leben und es mineralisieren (Destruenten), Pilze, die als Mykorrhiza eine echte Symbiose mit den Wurzelspitzen vieler Bäume eingehen, von ihnen Zucker und Aminosäuren beziehen und im Gegenzug die Wurzelspitzen mit Wasser versorgen (Symbionten).
Dazu gibt es noch einige wenige echte Parasiten, die von lebendem Material leben und Krankheiten verursachen.
Vgl. auch: http://www.unet.univie.ac.at/~a9909062/Bestimmungsschluessel.html

 
 
 Bodenaktivität  Arbeitsunterlage 3------------------------------------------------------
Nachweis der Destruententätigkeit
 
Geräte:
Große Pflanzschale aus Plastik, mehrere kleine Pflanzschalen aus Plastik oder aus Ton, frische Gartenerde, Gießkanne, Wasser
Verschiedene Plastikstücke, Kartoffelscheiben, Bindfäden, Stücke von verrottbarer Plastiktüte, Leder, uam.
 

 Versuchsaufbau
Versuchsdurchführung
1)    Man bringt verschiedene Materialien nebeneinander auf die Oberfläche eines frischen Gartenbodens und feuchtet gut an.
2)    Die Schalen werden in eine größere Schale gestellt, die man abdeckten kann, damit alles gut feucht gehalten wird.
3)    Überprüfung nach einigen Tagen und nach 2 bis 3 Wochen.
 


Es sollten sich große Unterschiede in der Verwesungsgeschwindigkeit zeigen.
 
Protokoll: Fotos zu Beginn des Versuchs und Fotos von verschiedenen Abbauzuständen
 





Aufgaben:
Informieren Sie sich über abbaubare Textilien und Stoffe. Wie geht die Abfallwirtschaft mit dem Müll um?
 

 
 
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