Höhlen und Karst - Baden-Württemberg
Höhlen und Karst - Baden-Württemberg
Einleitung
Baden-Württemberg ist reich an Landschaften, die durch Wasser und lösliches Gestein geformt wurden. Besonders deutlich kannst Du das auf der Schwäbischen Alb beobachten. Dort besteht ein großer Teil des Untergrunds aus Kalkstein, der im Oberjura in einem früheren Meer entstanden ist. Regenwasser dringt durch Risse und Spalten in das Gestein ein, löst langsam Kalk und erweitert die Hohlräume. So entstehen über sehr lange Zeiträume Karst, Höhlen, Dolinen, Trockentäler und Karstquellen.
Dieser aiMOOC erklärt Dir, wie Kalkstein, Wasser und Höhlenbildung zusammenhängen. Du lernst typische Karstformen Baden-Württembergs kennen und erfährst, warum Wasser in Karstlandschaften zugleich verschwindet und an anderer Stelle wieder mächtig aus dem Boden hervortreten kann.
Die Schwäbische Alb als Karstlandschaft
Die Schwäbische Alb ist eines der bedeutendsten Karstgebiete Deutschlands. Ihre Kalksteine entstanden vor vielen Millionen Jahren in einem warmen Meer. Kalkschlämme und kalkbildende Lebewesen lagerten sich am Meeresboden ab. Aus diesen Ablagerungen entstand später fester Kalkstein.
Kalkstein ist zwar hart, aber chemisch nicht völlig widerstandsfähig. Wasser kann ihn lösen, wenn es leicht sauer ist. Genau das geschieht mit Regenwasser: Auf dem Weg durch die Luft und besonders durch den Boden nimmt es Kohlenstoffdioxid auf. Ein Teil davon reagiert mit Wasser zu schwacher Kohlensäure.
Vereinfacht gilt:
CO₂ + H₂O → H₂CO₃
Die schwache Kohlensäure kann Kalk lösen. Deshalb wird dieser Vorgang auch Lösungsverwitterung genannt.
Warum gibt es so viele Spalten im Kalkstein?
Kalkstein ist von natürlichen Rissen, Klüften und Schichtfugen durchzogen. Sie entstanden unter anderem durch Bewegungen der Erdkruste und durch Spannungen im Gestein. Zunächst sind solche Öffnungen oft nur sehr schmal.
Wenn leicht saures Wasser hindurchfließt, werden die Ränder der Klüfte langsam gelöst. Die Spalten werden breiter. Dadurch kann noch mehr Wasser eindringen. Über sehr lange Zeit kann aus einem feinen Riss ein größerer Gang und schließlich ein Teil eines Höhlensystems werden.
Die Falkensteiner Höhle bei Grabenstetten zeigt besonders gut, dass Höhlen und Wasser zusammengehören. Sie ist eine aktive Wasserhöhle. Solche Naturhöhlen sind keine gewöhnlichen Ausflugsziele und können bei Starkregen oder hohem Wasserstand sehr gefährlich werden.
Vom Regentropfen zur Höhle
Die Entstehung einer Karsthöhle kannst Du Dir als langen Prozess vorstellen.
- Niederschlag: Regen oder Schmelzwasser trifft auf die Landschaft.
- Versickerung: Das Wasser gelangt durch Boden, Spalten und Klüfte in den Kalkstein.
- Kalklösung: Kohlensäurehaltiges Wasser löst geringe Mengen Kalk aus dem Gestein.
- Kluftweitung: Risse und Fugen werden immer breiter.
- Höhlenbildung: Aus miteinander verbundenen Hohlräumen entstehen Gänge, Schächte und Hallen.
- Entwässerung: Das Wasser fließt unterirdisch weiter und tritt oft an einer Karstquelle wieder aus.
Für ältere Lernende lässt sich die Kalklösung vereinfacht so darstellen:
CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂
Das feste Calciumcarbonat des Kalksteins wird dabei in eine im Wasser gelöste Form überführt. Das Wasser transportiert diesen Stoff durch das Karstsystem.
Höhlen wachsen nicht überall gleich
Wie schnell Hohlräume entstehen, hängt von mehreren Bedingungen ab. Wichtig sind die Menge des Wassers, der Kohlenstoffdioxidgehalt, die Zahl und Breite der Klüfte, die Fließwege und die Beschaffenheit des Kalksteins.
Besonders wirksam ist Wasser dort, wo es immer wieder entlang derselben Spalten strömt. Dadurch entsteht ein Netzwerk aus unterirdischen Wasserwegen. Manche Höhlen liegen heute trocken, weil sich Flüsse tiefer eingeschnitten haben oder sich der Grundwasserspiegel verändert hat. Andere Höhlen führen noch ständig oder zeitweise Wasser.
Die Laichinger Tiefenhöhle ist eine bekannte Schachthöhle der Schwäbischen Alb. Besucherinnen und Besucher steigen dort weit unter die Erdoberfläche hinab. Sie zeigt anschaulich, dass Karst nicht nur waagerechte Gänge, sondern auch senkrechte Schächte bilden kann.
Typische Karstformen an der Oberfläche
Karst ist nicht nur unter der Erde sichtbar. Auch an der Oberfläche entstehen charakteristische Landschaftsformen.
Dolinen
Eine Doline ist eine meist runde oder längliche Senke. Manche Dolinen entstehen dadurch, dass Kalkstein unter einer Bodenbedeckung langsam gelöst wird. Andere entstehen, wenn über einem unterirdischen Hohlraum Gestein nachsackt oder einbricht.
Dolinen sind für den Wasserhaushalt wichtig. Regenwasser kann in ihnen besonders schnell versickern. Deshalb dürfen dort keine Abfälle oder Schadstoffe entsorgt werden: Verunreinigungen können schnell in das Karstgrundwasser gelangen.
Trockentäler
Auf der Schwäbischen Alb findest Du Täler, in denen heute kein dauerhafter Bach fließt. Solche Formen heißen Trockentäler. Viele von ihnen wurden in früheren Zeiten durch oberirdisch fließendes Wasser geprägt. Später verlagerte sich die Entwässerung stärker in den Untergrund.
Während kalter Zeiten konnte gefrorener Boden das Versickern zeitweise verhindern. Dann floss Wasser wieder an der Oberfläche und konnte die Täler weiter formen.
Karstquellen
Unterirdisch verschwundenes Wasser bleibt nicht für immer unsichtbar. Wenn die geologischen Bedingungen passen, tritt es an einer Karstquelle wieder an die Oberfläche. Solche Quellen können sehr große Wassermengen führen und auf Niederschläge vergleichsweise schnell reagieren.
Bekannte Karstquellen in Baden-Württemberg sind unter anderem der Blautopf, der Brenztopf und der Aachtopf.
Der Blautopf: Fenster in ein Höhlensystem
Der Blautopf bei Blaubeuren ist eine der bekanntesten Karstquellen Baden-Württembergs. Sein Wasser stammt aus einem unterirdischen Einzugsgebiet der Schwäbischen Alb. Hinter der Quelle befindet sich ein weit verzweigtes Höhlensystem.
Der Blautopf macht den Weg des Wassers besonders anschaulich: Niederschlag fällt auf die Albhochfläche, versickert im Kalkstein, bewegt sich durch Klüfte und Höhlen und erscheint später wieder als Quellwasser.
Die intensive blaue Färbung des Quelltopfs entsteht durch das Zusammenspiel von Licht und sehr klarem Wasser. Feine Partikel können den Farbeindruck zusätzlich beeinflussen.
Die Donauversickerung: Ein Fluss verschwindet
Zwischen Immendingen und Fridingen liegt eines der eindrucksvollsten Karstphänomene Baden-Württembergs: die Donauversickerung. Wasser der Donau dringt dort durch Spalten und Klüfte in den verkarsteten Kalkstein ein. Bei niedriger Wasserführung können Abschnitte des Flussbetts zeitweise trockenfallen.
Ein großer Teil des versickerten Wassers fließt unterirdisch zum Aachtopf. Von dort gelangt es über die Radolfzeller Aach in den Bodensee und später in den Rhein. Wasser, das ursprünglich zur Donau gehört, wechselt damit unterirdisch in ein anderes Flusssystem.
Dieses Beispiel zeigt besonders deutlich: Eine Wasserscheide an der Erdoberfläche muss in einem Karstgebiet nicht genau der unterirdischen Wasserscheide entsprechen.
Tropfsteine: Wenn gelöster Kalk wieder fest wird
Die Kalklösung kann sich unter bestimmten Bedingungen umkehren. Gelangt kalkhaltiges Sickerwasser in eine luftgefüllte Höhle, kann Kohlenstoffdioxid aus dem Wasser entweichen. Dann wird wieder Calciumcarbonat abgeschieden.
An der Höhlendecke wachsen dadurch Stalaktiten nach unten. Auf dem Boden können Stalagmiten nach oben wachsen. Treffen beide zusammen, entsteht eine Tropfsteinsäule.
Tropfsteine wachsen meist sehr langsam. Sie dürfen deshalb weder abgebrochen noch berührt werden. Schon kleine Beschädigungen können Strukturen zerstören, für deren Bildung sehr lange Zeit nötig war.
.jpg)
Wasserhaushalt im Karst
Auf einer normalen Landschaftsoberfläche fließt ein großer Teil des Niederschlags in Bächen und Flüssen ab. In stark verkarsteten Gebieten kann dagegen viel Wasser rasch im Untergrund verschwinden.
Das erklärt einen scheinbaren Widerspruch der Schwäbischen Alb: Auf der Hochfläche gibt es vielerorts nur wenige dauerhafte Oberflächengewässer, obwohl Niederschlag fällt. Das Wasser ist nicht verschwunden, sondern fließt häufig unterirdisch weiter.
Karstwasser bewegt sich zum Teil schnell durch Klüfte und große Hohlräume. Dadurch wird es weniger stark gefiltert als Wasser, das langsam durch viele feine Bodenschichten sickert. Für den Grundwasserschutz ist das besonders wichtig.
Warum Karstgrundwasser empfindlich ist
Gelangen Dünger, Öl, Abwasser oder andere Schadstoffe in eine Doline oder eine offene Kluft, können sie schnell in das unterirdische Wassersystem gelangen. Karstgebiete benötigen deshalb einen besonders sorgfältigen Umgang mit wassergefährdenden Stoffen.
Die unterirdischen Fließwege sind außerdem nicht immer leicht vorherzusagen. Fachleute verwenden unter anderem Färbeversuche, Messstellen und geologische Karten, um herauszufinden, wohin versickertes Wasser fließt.
Höhlen als Lebensraum und Naturarchiv
Höhlen sind nicht nur geologische Formen. Sie sind auch besondere Lebensräume. Im Inneren herrschen Dunkelheit, hohe Luftfeuchtigkeit und oft relativ gleichmäßige Temperaturen. Einige Tiere nutzen Höhlen nur zeitweise, andere sind stark an das Leben im Untergrund angepasst.
Fledermäuse können Höhlen als Winterquartier nutzen. Deshalb werden manche Höhlen zeitweise gesperrt. Störungen während der Winterruhe können für die Tiere gefährlich sein.
Höhlen können außerdem Sedimente, Knochen, Pollen und archäologische Funde bewahren. Dadurch sind sie wichtige Archive für die Erforschung der Erd- und Menschheitsgeschichte. Mehrere Höhlen der Schwäbischen Alb sind wegen ihrer eiszeitlichen Funde Teil des UNESCO-Welterbes Höhlen und Eiszeitkunst der Schwäbischen Alb.
Höhlen besuchen: Sicherheit und Schutz
Schauhöhlen sind für Besucherinnen und Besucher erschlossen und besitzen Wege, Treppen oder Beleuchtung. Wilde Höhlen sind dagegen nicht automatisch sicher. Wasserstand, Steinschlag, Kälte, Dunkelheit, enge Gänge und Orientierungsschwierigkeiten können gefährlich werden.
Du solltest deshalb niemals ohne fachkundige Begleitung in eine nicht erschlossene Höhle gehen. Beachte Sperrungen, Naturschutzregeln und Hinweise der Höhlenvereine. Besonders aktive Wasserhöhlen können nach Starkregen schnell gefährlich werden.
Karst in Baden-Württemberg über die Schwäbische Alb hinaus
Die Schwäbische Alb ist das bekannteste Karstgebiet Baden-Württembergs. Verkarstungsfähige Gesteine gibt es jedoch auch in anderen Landesteilen. Neben Kalksteinen des Oberjuras können beispielsweise auch Kalksteine des Muschelkalks verkarsten.
Entscheidend ist nicht der Landschaftsname, sondern das Zusammenspiel aus löslichem Gestein, Wasser, Klüften und einem Weg, auf dem das Wasser abfließen kann.
Merksätze
- Karst: Karst entsteht, wenn Wasser lösliches Gestein wie Kalkstein chemisch angreift und abtransportiert.
- Kalkstein: Kohlensäurehaltiges Wasser kann Kalk lösen.
- Kluft: Risse und Spalten bieten dem Sickerwasser Wege in den Untergrund.
- Höhle: Durch die langsame Erweiterung von Klüften können große unterirdische Hohlräume entstehen.
- Doline: Dolinen sind typische Senken in Karstlandschaften.
- Karstquelle: Unterirdisch fließendes Wasser kann an Quellen wieder austreten.
- Tropfstein: In Höhlen kann gelöster Kalk wieder ausgefällt und abgelagert werden.
- Grundwasser: Karstgrundwasser ist wegen seiner schnellen Fließwege besonders empfindlich gegenüber Verschmutzung.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welches Gestein ist für die Karstlandschaft der Schwäbischen Alb besonders wichtig? (Kalkstein) (!Granit) (!Basalt) (!Gneis)
Warum kann Regenwasser Kalkstein langsam lösen? (Es nimmt Kohlenstoffdioxid auf und bildet schwache Kohlensäure) (!Es wird im Boden zu Salzwasser) (!Es wird durch Sonnenlicht stark alkalisch) (!Es gefriert bereits bei zehn Grad Celsius)
Welche Bedeutung haben Klüfte bei der Höhlenbildung? (Sie bieten dem Wasser Wege in den Kalkstein) (!Sie verhindern jede Versickerung) (!Sie erzeugen ausschließlich Vulkangestein) (!Sie bestehen immer aus Ton)
Was ist eine Doline? (Eine typische Senke in einer Karstlandschaft) (!Ein künstlicher Stausee) (!Ein Vulkantrichter mit Lava) (!Ein Gletschersee)
Was bezeichnet man als Trockental? (Ein Tal ohne dauerhaft fließenden Oberflächenbach) (!Ein Tal ohne Boden) (!Ein Tal in einer Sandwüste) (!Ein Tal oberhalb eines Vulkans)
Was ist der Blautopf bei Blaubeuren? (Eine Karstquelle) (!Ein Vulkankrater) (!Ein künstlicher Baggersee) (!Ein Gletscher)
Wie entstehen Tropfsteine? (Gelöster Kalk wird in einer Höhle wieder abgeschieden) (!Granit schmilzt an der Höhlendecke) (!Sand wird durch Wind zu Säulen gestapelt) (!Ton gefriert zu langen Zapfen)
Was geschieht bei der Donauversickerung? (Donauwasser dringt in den verkarsteten Untergrund ein) (!Die Donau verdunstet vollständig in der Sonne) (!Die Donau wird in einen Stausee gepumpt) (!Die Donau fließt in einen Gletscher)
Warum ist Karstgrundwasser besonders empfindlich gegenüber Schadstoffen? (Wasser kann schnell durch Klüfte und Hohlräume fließen) (!Karstwasser besteht hauptsächlich aus Öl) (!Kalkstein verhindert jeden Grundwasserfluss) (!Karstgebiete besitzen grundsätzlich keinen Boden)
Wodurch zeichnet sich die Laichinger Tiefenhöhle besonders aus? (Sie ist eine erschlossene Schachthöhle) (!Sie ist ein aktiver Vulkan) (!Sie liegt unter dem Bodensee) (!Sie besteht vollständig aus Eis)
Memory
| Kalkstein | lösliches Karbonatgestein |
| Kluft | natürliche Spalte im Fels |
| Doline | trichterförmige Senke |
| Karstquelle | Austritt unterirdischen Wassers |
| Tropfstein | Kalkablagerung in einer Höhle |
| Trockental | Tal ohne dauerhaften Bach |
| Ponor | Schluckloch für Oberflächenwasser |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Kalklösung | leicht saures Wasser löst Calciumcarbonat |
| Versickerung | Wasser gelangt von der Oberfläche in den Untergrund |
| Höhlenbildung | Klüfte werden zu größeren Hohlräumen erweitert |
| Tropfsteinbildung | gelöster Kalk wird in einer Höhle wieder abgeschieden |
| Quellaustritt | unterirdisches Wasser erreicht wieder die Oberfläche |
Kreuzworträtsel
| Kalkstein | Welches Gestein prägt große Teile der Schwäbischen Alb? |
| Blautopf | Wie heißt die bekannte Karstquelle bei Blaubeuren? |
| Doline | Wie heißt eine typische trichterförmige Karstsenke? |
| Sinter | Wie nennt man aus Wasser abgeschiedene Kalkablagerungen? |
| Kluft | Wie heißt ein natürlicher Riss im Gestein? |
| Karstquelle | Wo tritt unterirdisches Karstwasser wieder an die Oberfläche? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Karst-Begriffe: Gestalte ein Mini-Lexikon mit zehn wichtigen Begriffen aus diesem aiMOOC und erkläre jeden Begriff in einem eigenen Satz.
- Höhlenzeichnung: Zeichne einen Querschnitt durch eine Karstlandschaft mit Doline, Kluft, Höhle, unterirdischem Bach und Karstquelle.
- Blautopf: Erstelle eine Postkarte zum Blautopf, auf deren Rückseite Du in fünf Sätzen erklärst, woher sein Wasser kommt.
- Tropfsteine: Gestalte eine Skizze, die Stalaktit und Stalagmit unterscheidet und den Weg eines Wassertropfens zeigt.
Standard
- Wasserkreislauf im Karst: Entwickle ein Schaubild, das den Weg des Wassers vom Niederschlag bis zur Karstquelle darstellt.
- Karst vor Ort: Suche auf einer Karte von Baden-Württemberg drei Karstorte und beschreibe ihre Lage und ihre Besonderheiten.
- Grundwasserschutz: Entwickle ein Informationsplakat mit Regeln zum Schutz von Karstgrundwasser.
- Höhleninterview: Formuliere acht Fragen an eine Höhlenforscherin, einen Höhlenforscher oder eine Person aus einem Geopark und recherchiere mögliche Antworten.
Schwer
- Donauversickerung: Erkläre in einer Karte oder Animation, wie Wasser von der Donau unterirdisch zum Aachtopf gelangt und warum dies für Wasserscheiden interessant ist.
- Karstmodell: Baue ein ungefährliches Modell einer Karstlandschaft aus geeigneten Materialien und erkläre, welche Teile des Modells natürliche Vorgänge nur vereinfacht darstellen.
- Nutzungskonflikt: Entwickle ein Rollenspiel zu einem geplanten Bauprojekt in einem Karstgebiet. Berücksichtige Naturschutz, Trinkwasser, Tourismus, Landwirtschaft und Gemeindeentwicklung.
- Exkursion Schwäbische Alb: Plane eine eintägige schulische Exkursion zu mindestens zwei Karstformen. Formuliere Lernziele, Beobachtungsaufträge, Sicherheitsregeln und eine Nachbereitungsaufgabe.
|
|
Lernkontrolle
- Vom Regen zur Quelle: Erkläre anhand eines selbst gezeichneten Querschnitts, warum Niederschlag auf der Albhochfläche versickern und viele Kilometer entfernt wieder als Quelle austreten kann.
- Störfall im Karst: In der Nähe einer Doline läuft eine Flüssigkeit aus einem Tank aus. Erkläre, weshalb dies für eine weiter entfernte Trinkwasserquelle gefährlich werden könnte.
- Landschaft vergleichen: Vergleiche eine Karstlandschaft mit einer Landschaft aus wenig löslichem Gestein. Leite mindestens drei Unterschiede im Wasserhaushalt ab.
- Trockental deuten: Du entdeckst ein breites Tal ohne dauerhaften Bach. Entwickle zwei begründete Hinweise, mit denen Du prüfen könntest, ob es sich um ein Karst-Trockental handelt.
- Höhlenentwicklung: Erkläre, wie aus einer kleinen Kluft über lange Zeit ein größerer Höhlengang entstehen kann und welche Rolle Wasser dabei spielt.
- Mensch und Karst: Beurteile, welche Chancen und Risiken Tourismus in einer Schauhöhle für eine Region und für die Höhle selbst mit sich bringt.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du nicht nur einzelne Begriffe kennst, sondern Zusammenhänge erklären und auf neue Beispiele übertragen kannst.
- Du kannst erklären, warum Kalkstein durch leicht saures Wasser gelöst wird.
- Du kannst den Weg des Wassers durch eine Karstlandschaft beschreiben.
- Du kannst Höhle, Doline, Trockental, Ponor und Karstquelle unterscheiden.
- Du kannst erklären, wie Tropfsteine entstehen.
- Du kannst Beispiele aus Baden-Württemberg wie Blautopf und Donauversickerung räumlich und geologisch einordnen.
- Du kannst begründen, warum Karstgrundwasser besonders geschützt werden muss.
- Du kannst aus Karten, Fotos und Skizzen Hinweise auf Karstformen ableiten.
- Du kannst Sicherheits- und Naturschutzregeln für Höhlenbesuche begründen.
OERs zum Thema
Verknüpfte Lernbereiche