Sitzungsthema Der Wald - die Bäume

--- tags: Klassifikation und Verwendung von Werkstoffen title: Sitzungsthema Der Wald - die Bäume description: ... image: set note default image (for link preview) robots: noindex, nofollow lang: de slideOptions: parallaxBackgroundImage: 'https://s3.amazonaws.com/hakim-static/reveal-js/reveal-parallax-1.jpg' parallaxBackgroundSize: '2100px 900px' # Transition style for full page slide backgrounds: none/fade/slide/convex/concave/zoom # Number of pixels to move the parallax background per slide # - Calculated automatically unless specified # - Set to 0 to disable movement along an axis parallaxBackgroundHorizontal: 150 parallaxBackgroundVertical: 150 backgroundTransition: 'fade' # transition options: none/fade/slide/convex/concave/zoom transition: slide # Display a presentation progress bar progress: true # Display the page number of the current slide slideNumber: false # Enable the slide overview mode overview: true spotlight: enabled: true ---    <div style="float: left;"> <img src="https://www.lehrlinie.de/Werken_Werkstoffe/Logo_Werken_Grundschule.svg" alt="Logo Werken Grundschule" width="190" /> </div> # Seminar: Klassifikation und Verwendung von Werkstoffen ## Sitzung: Der Wald - die Bäume > *Dr. Stefan Blumenthal* --- ## Ziele für heute: - [ ] Aneignung von Wissen über Wälder - [ ] Aneignung von Wissen über Nachhaltigkeit - [ ] Aneignung von Wissen über Arten von Bäumen - [ ] Aneignung von Wissen über den Aufbau von Bäumen --- # Wälder Wälder sind Ökosysteme und ein wichtiger Bestandteil der weltweiten biologischen Vielfalt. Sie weisen häufig eine größere Bandbreite von Pflanzen und Tieren auf als andere Ökosysteme. Der Wald ist aber nicht nur Lebensraum für Pflanzen und Tiere, er bietet bspw. auch Schutz für den Boden (verhindert oberflächliches Abfließen von Regenwasser und damit das Bilden von Schwemmungen) oder ist Lieferant für Rohstoffe, wie Holz. ## Impressionen {%slideshare StefanBlumenthal1/impressionen-wald %} --- ## Definition :::info :page_facing_up: Aufgabe Nachfolgend sehen Sie 3 verschiedene Definitionen zum Thema Wald. Welches Bild von Wald wird in Ihnen erweckt? Skizzieren Sie diese Vorstellung grob. Teilen Sie Ihre Skizze gerne auf folgender [:link: Online-Leinwand (Miro-Board)](https://miro.com/app/board/uXjVNZyUTjE=/?share_link_id=675589523187). ::: > [name=Gesetz zur Erhaltung des Waldes und zur Förderung der Forstwirtschaft (Bundeswaldgesetz)] [color=red] § 2 Wald (1) Wald im Sinne dieses Gesetzes ist jede mit Forstpflanzen bestockte Grundfläche. Als Wald gelten auch kahlgeschlagene oder verlichtete Grundflächen, Waldwege, Waldeinteilungs- und Sicherungsstreifen, Waldblößen und Lichtungen, Waldwiesen, Wildäsungsplätze, Holzlagerplätze sowie weitere mit dem Wald verbundene und ihm dienende Flächen. > [name=Das Kosmos Wald- und Forstlexikon] [color=green] Wald ist ein vernetztes Sozialgebilde und Wirkungsgefüge seiner sich gegenseitig beeinflussenden und oft voneinander abhängigen biologischen, physikalischen und chemischen Bestandteile, das praktisch von der obersten Krone bis hinunter zu den äußersten Wurzelspitzen reicht. Kennzeichnend ist die konkurrenzbedingte Vorherrschaft der Bäume. Dadurch entsteht auch ein Waldbinnenklima, das sich wesentlich von dem des Freilandes unterschiedet. Dieses kann sich nur bei einer Mindesthöhe, Mindestfläche und Mindestdichte der Bäume entwickeln. > [name=Food and Agriculture Organization of the United Nations] [color=blue] Flächen von mehr als 0,5 Hektar mit über 5 Meter hohen Bäumen und einem Überschirmungsgrad von mehr als 10 Prozent oder Bäume, die diese Schwellenwerte an Ort und Stelle erreichen können. Nicht dazu gehören Flächen die überwiegend landwirtschaftlich oder städtisch genutzt werden. :::info :::spoiler Hier klicken, um das Miro-Board einzublenden <iframe width="768" height="432" src="https://miro.com/app/live-embed/uXjVNZyUTjE=/?moveToViewport=-3759,-1749,9165,4425&embedId=475800208341" frameborder="0" scrolling="no" allow="fullscreen; clipboard-read; clipboard-write" allowfullscreen></iframe> ::: --- ## Verbreitung <div style="float: right;"> <img src="https://i.imgur.com/BPfeerA.png" alt="Pflanzenzelle" width="500" />                  *(Quelle: [:link: FAO, 2020](http://www.fao.org/state-of-forests/en/))* </div> Wälder bedecken 31 Prozent der globalen Landfläche. Die gesamte Waldfläche beträgt 4,06 Milliarden Hektar, das sind etwa 5.000 m2 (oder 50 x 100 m) pro Person, aber die Wälder sind nicht gleichmäßig über den Globus verteilt. Etwa die Hälfte der Waldfläche ist relativ intakt. Mehr als ein Drittel ist sog. Primärwald. Es handelt sich um natürlich regenerierte Wälder mit einheimischen Arten, in denen es keine sichtbaren Anzeichen für menschliche Aktivitäten gibt und die ökologischen Prozesse nicht wesentlich gestört sind. Mehr als die Hälfte der weltweiten Wälder befinden sich in folgenden fünf Ländern (FAO, 2020): Russische Föderation, Brasilien, Kanada, USA und China. Zwei Drittel des globalen Waldbestands sind in insgesamt zehn Ländern zu verorten. Auch in Deutschland verteilt sich der Waldbewuchs nicht gleichmäßig auf das Bundesgebiet. In nachfolgender Karte ist die Verteilung unterschiedlicher Waldformen in Deutschland dargestellt. {%pdf https://www.lernfortschrittsdokumentation-mv.de/_lernlinie/user/lehrlinie/Werken_Werkstoffe/Holz/II_3_1_1_Waldformen_D.pdf %} *(Quelle: [:link: Bundesamt für Naturschutz](https://www.lernfortschrittsdokumentation-mv.de/_lernlinie/user/lehrlinie/Werken_Werkstoffe/Holz/II_3_1_1_Waldformen_D.pdf))* :::info :page_facing_up: Aufgabe Wie lässt sich die Verteilung der Wälder beschreiben. Fassen Sie den Inhalt für sich in 2-3 Sätzen zusammen. ::: --- ## Aufbau eines Baumstammes Ein Baumstamm besteht aus verschiedenen Schichten, die alle eine spezielle Aufgabe erfüllen. Die äussere Rinde heisst Borke und schützt den Baum vor Wasserverlust, Umwelteinflüssen oder Pilz- und Insektenbefall. Darunter liegt die innere Rinde, der Bast. Diese Schicht leitet Nährstoffe durch den Stamm. Auf den Bast folgt die Wachstumsschicht, das Kambium. Sie ist sehr dünn und bildet den eigentlichen wachsenden Teil des Stamms. Jahr für Jahr erzeugt das Kambium nach aussen neuen Bast und nach innen neues Holz. Das vom Kambium gebildete Holz heisst Splintholz. Es speichert und leitet das Wasser im Baumstamm. Im Zentrum des Baumstamms befindet sich das Kernholz. Es ist sehr hart und bildet den tragenden Teil des Baums. Je nach Jahreszeit sind die neu gebildeten Holzzellen unterschiedlich gross und haben eine leicht andere Farbe. Dadurch entstehen die charakteristischen Jahresringe, anhand derer man das Alter eines Baumes bestimmen kann. <img src="https://i.imgur.com/wW9WT4H.jpg" alt="Aufbau eines Stamms" width="500" style="float: right;" /> <div style="clear: both"></div> *(Quelle: Blumenthal, CC BY 4.0)* Bei einigen Baumarten fällt die Färbung des Kern- und Splintholz unterschiedlich aus. Man spricht in diesen Fällen von Kernholzbäumen, hierzu zählen z.B. Lärche und Nussbaum. Gibt es keinen Farbunterschied zwischen Kern- und Splintholz nennt man den Baum Splintholzbaum. Hierzu zählen bspw. Fichten, Rotbuchen oder Linden). <img src="https://i.imgur.com/XIQDIMh.jpg" alt="Eibe ist ein Kernholzbaum" width="250" style="float: left;" /> <img src="https://i.imgur.com/EKTN2RY.jpg" alt="Birke ist ein Splintholzbaum" height="253" style="float: left;" /> <div style="clear: both"></div> *Eibe ist ein Kernholzbaum             Birke ist ein Splintholzbaum* *(Quelle: [MPF, CC BY-SA 3.0](https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=539591)           (Quelle: [Pezibear, CC0](https://pixabay.com/de/photos/holz-baumst%C3%A4mme-birke-birkenholz-498736/))* --- ## Bedeutung des Waldes im Kontext zukunftsfähiger Baustoffe Um eine Tonne Holz zu produzieren, entziehen Bäume der Atmosphäre rund 1,9 Tonnen Klima schädigendes Kohlendioxid und speichern 500 Kilogramm Kohlenstoff. Wenn das Holz genutzt wird, insbesondere auch als Bauholz, wird dieser im Holz gespeicherte Kohlenstoff und damit das entsprechende CO2-Äquivalent während der Nutzungsdauer des Holzes der Atmosphäre entzogen. Dadurch wirkt die Holzverwendung der Akkumulation von CO2 und somit dem Treibhauseffekt entgegen. Ein weiterer Vorteil des Baustoffs Holz liegt darin, dass zur Herstellung von Schnittholz und auch von Holzwerkstoffen nur vergleichsweise wenig Energie benötigt wird. Damit genügt Holz zeitgemäßen Kriterien, die an Baustoffe gestellt werden: - Rohstoffgewinnung ohne schädliche Eingriffe in die Natur, - umweltverträgliche Produktherstellung, - umweltverträglicher Gebrauch, speziell ohne gesundheitsgefährdende Potenziale, - einfaches Entsorgen und Wiedereingliedern in den natürlichen Kreislauf durch stoffliche oder thermische Nutzung, - geringer Energieaufwand über den gesamten Lebensweg. Vor diesem Hintergrund widmen wir uns nun dem Werkstoff Holz, der nicht nur bautechnisch überzeugt, sondern auch im Werkunterricht der Grundschule eine große Rolle spielt. --- # Holz Bäume erzeugen durch ihr stetiges Wachstum den Rohstoff Holz. Holz besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten, die als Gerüstsubstanz bezeichnet werden (Pichelin, 2019): <div style="float: right;"> <img src="https://i.imgur.com/TkMmFXb.jpg" alt="Pflanzenzelle" width="500" />                  *(Quelle: [Caroline Dahl, CC BY-SA 3.0](https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16078444))* </div> - **Zellulose** (40-50%): Zellulose ist ein Polysaccharid, das aus langen Ketten von Glukosemolekülen besteht. Zellulose nimmt die Zugkräfte, die auf den Baum wirken auf. - **Lignin** (20-40%): Aus chemischer perspektive ist Lignin ein Gemisch aus vielen verschiedenen Substanzen. Lignin wird in die pflanzliche Zellwand eingelagert und verknüpft Pflanzenbestandteile wie Zellulose und Hemicellulose. Dadurch kommt es zur Verholzung der Zelle. Lignin gibt dem Holz seine Festigkeit, ohne Lignin wäre es nicht möglich, dass Pflanzen viele Meter hoch wachsen können. - **Hemizellulose** (20-30%): Hemicellulose ist ebenfalls ein Polysaccharid, das neben Glukose aus verschiedenen weiteren Zuckerarten zusammengesetzt ist. Hemicellulose dient im Baum als Füll- und Stützmaterial, es nimmt die von außen wirkenden Druckkräfte auf. Holz besteht zudem aus sogenannten Inhaltsstoffen (auch Extraktstoffen; ca. 1-3%), die in ihrer Zusammensetzung und den Anteilen variieren. Zu den meist vorkommenden Inhaltsstoffen zählen Terpene, Fette, Wachse, Pektine, Sterine und Harz. --- ## Einteilung von Holz Holz kann in verschiedenste Arten unterschieden werden. Grundsätzlich werden Bäume in Nadel- und Laubbäume eingeteilt, entsprechend wird Holz ebenfalls in diese beiden Arten unterschieden. Zu den Nadelhölzern zählen unter anderem Fichte, Tanne, Lärche und Kiefer, Eibe und Douglasie. Laubhölzer sind u. a. Ahorn, Birke, Buche, Ebenholz, Eiche, Erle, Esche, Espe, Kirsche, Linde, Pappel, Robinie, Ulme, Walnuss, Weißbuche und Tulpenbaum. Nachfolgend finden Interessierte Steckbriefe ausgewählter, recht bekannter Baumarten. {%slideshare StefanBlumenthal1/holzarten-250376192 %} *(Quelle: Monte von DUMONT - Holz. Verarbeitung, Werkzeugkunde, Möbelentwürfe, Schritt-für-Schritt-Anleitungen)* --- Die häufigste Baumart in deutschen Wäldern ist die Fichte, die ca. 2,8 Millionen Hektar Waldfläche einnimmt, gefolgt von Kiefer (rund 2,4 Millionen Hektar), Buche (ca. 1,7 Millionen Hektar) und Eiche (1,1 Millionen Hektar). <img src="https://i.imgur.com/Xx3CakT.png" alt="Baumartenzusammensetzung der Wälder (BfN, 2020)" width="800" /> (Quelle: [:link: Bundesamt für Naturschutz](https://www.bfn.de/infothek/daten-fakten/nutzung-der-natur/forstwirtschaft-und-waelder/ii-31-2-baumartenzusammensetzung.html)) --- Die Zusammensetzung, der Aufbau und die Eigenschaften von Nadelholz und Laubholz sind verschieden. Laubholz hat gegenüber Nadelholz einen komplexeren Aufbau. Bei Nadelbäumen übernehmen Tracheiden sowohl die Wasserleitung als auch die Festigung, wohingegen bei Laubbäumen die Wasser- und Nährstoffversorgung über Tracheen und die Festigung durch Holzfasern erfolgt. :::info :page_facing_up: Aufgabe Recherchieren Sie: Was sind Tracheiden, was Tracheen? Welche Gemeinsamkeiten lassen sich finden, welche Unterschiede? ::: Holz ist zudem nach seiner Dichte (Härte) klassifizierbar. Man unterteilt hierbei Hart- und Weichhölzer. Die Einteilung der verschiedenen Holzarten in Hart- bzw. Weichhölzer erfolgt anhand ihrer Darrdichte. Die Darrdichte bezeichnet das Gewicht des Holzes, wenn es vollständig durchgetrocknet ist und wird als Verhätnis des Gewichts zum Volumen angegeben: $$ ρ_{Darr} = {m \over V} = {Gewicht \over Volumen}. $$ Liegt die Darrdichte bei mehr als 0,55 Gramm pro Kubikzentimeter oder 550 Kilogramm pro Kubikmeter, handelt es sich um Hartholz, liegt sie darunter, um Weichholz. |>0,55 g/cm^3^|0,55 g/cm^3^|<0,55 g/cm^3^| |:--:|:--:|:--:| |Hartholz<img width=160/>|<--><img width=160/>|Weichholz<img width=160/>| Zum Hartholz gehören die meisten Laubhölzer (z.B. Eiche, Buche und Esche) und die Gruppe der Weichhölzer besteht vor allem aus Nadelhölzern (z.B. Fichte, Tanne, Lärche und Kiefer). Es gibt jedoch einige Ausnahmen von Laubhölzern (bspw. Pappelholz, Lindenholz, Weidenholz), die zu den Weichhölzern zählen. Die Annahme, dass Laubholz zugleich Hartholz ist und Nadelholz zugleich Weichholz ist in meisten Fällen korrekt, aber nicht immer. --- # Abschluss ## Wie war das noch? - Übungsfragen <iframe src="https://learningapps.org/watch?v=p47ae5jhk22" style="border:0px;width:100%;height:500px" allowfullscreen="true" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe> --- ## Selbsteinschätzung Inwieweit haben Sie die Ziele für diese Einheit erreicht? |Ziele|:smiley:|:confused:|:disappointed:| |---|---|---|---| |Aneignung von Wissen über Wälder|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">| Aneignung von Wissen über Nachhaltigkeit|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">| Aneignung von Wissen über Arten von Bäumen|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">| |Aneignung von Wissen über den Aufbau von Bäumen|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">| :::info :mega: Sollte Ihnen ein Ziel zu kurz gekommen sein oder wenn Sie jegliches Feedback oder Kritik haben, nutzen Sie bitte die Kommentarfunktion und geben Sie mir Hinweise zum Überarbeiten. :::