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Äußere Kräfte – Gestalter der Oberfläche

Weite Ebenen, sanfte Hügel, zerklüftete Gebirge, von der Brandung gestaltete Küsten – vielfältig sind die Landschaftsformen der Erdoberfläche. Kaum haben sich Landmassen durch Kräfte aus dem Erdinneren gebildet, unterliegen sie einem ständigen Wandel durch äußere Einflüsse. Unterschiedliche Temperaturen, Wasser, Wind und die Schwerkraft formen die Landschaft durch Verwitterung, Abtragung und Ablagerung. Die Verwitterung, der Zerfall von Gesteinen und Mineralien durch mechanische, chemische und biologische Einflüsse, ist die Voraussetzung für die Abtragung, die Erosion, von Gestein und für die Bildung von Sedimentgesteinen und Böden. Die wichtigste Rolle bei der Oberflächenformung spielt das Wasser. Bäche und Flüsse schneiden sich in das Gelände und schaffen Täler. Durch die Lösungsfähigkeit von Wasser setzt sich die Erosion in kalkhaltigem Gestein auch unterirdisch fort. Das Wasser versickert, spült den Kalk aus und schafft oft riesige Höhlen.

Die Erosion durch Brandungswellen formt Steilküsten. Die Kraft des Meeres zerkleinert die Küstenfelsen bis in feinste Bruchstücke, die sich am Meeresboden ablagern oder durch Wind und Küstenströmungen an flache Strände verfrachtet werden. Wasser in seinem festen Zustand gibt es in vielen Formen. Die Gletscher der letzten Eiszeiten haben weite Teile der nördlichen Hemisphäre landschaftlich geprägt.

Wind entfaltet seine gestalterischen Fähigkeiten vor allem in Trockengebieten, wo der Boden nicht durch Vegetation oder Feuchtigkeit festgehalten wird. Turbulente Luft wirbelt feine Sand- oder Staubpartikel auf, trägt sie mit sich und lagert sie bei Nachlassen der Windkraft oder an Hindernissen wieder ab. Der Sand selbst modelliert bizarre Skulpturen, denn bei starkem Wind wirken die Körner wie ein Sandstrahlgebläse.

Auch biologische Prozesse wirken bei der Verwitterung mit. Muscheln und Meeresschnecken bohren Löcher in Felsen, Pflanzenwurzeln sprengen Gesteinsschichten und grabende Tiere unterhöhlen Uferböschungen. Den letzten Schliff verleiht den von der Natur geschaffenen Landschaften der Mensch, z. B. durch Landwirtschaft und Bergbau.

Das Wasser: Flüsse formen die Landschaft

Wer ist der effektivste Landschaftsgestalter?

Wasser spielt die überragende Rolle. Das Ausmaß der Erosion hängt von der Wassermenge und dem Auftreten von Hoch- und Niedrigwasser während eines Jahres, dem Gefälle eines Flusses, dem mitgeführten Schutt und der Härte des Gesteins ab.

Auf einer Oberfläche ohne Pflanzen führt schon der Aufprall von Regentropfen zu Erosion, da sofort der Boden angegriffen wird. Auf kalkhaltigem Gestein setzt sich die Erosion sogar unterirdisch fort, das Wasser versickert im Kalk und spült ihn aus. In der Regel setzt sich Wasser jedoch an der Oberfläche in Bewegung und wirkt auch dort. Ein Fluss, der seiner Mündung entgegenstrebt, reißt immer mehr Gestein mit sich, höhlt sein Flussbett aus und gräbt sich immer tiefer, ein Vorgang den man Tiefenerosion nennt.

Übrigens: Das Wasser wirkt gleichzeitig auch auf die Uferregionen, durch Seitenerosion verbreitert sich das Flussbett allmählich. Vor allem im Unterlauf eines Flusses nimmt die Sedimentation, die Ablagerung von mitgeführtem Material, zu. Besonders »stoffreich« ist der Gelbe Fluss (Huang He oder Hwangho), der viel Material aus dem chinesischen Lössplateau mit sich führt. Insgesamt werden von den Flüssen der Erde jährlich etwa 5–10 Mrd. t feste Stoffe transportiert.

Wo mündet ein Fluss?

In einem Delta oder einem Ästuar. Im flachen Wasser schütten Flüsse ein oft riesiges Delta auf, das sich immer weiter nach draußen verlagert.

Aufgrund des fast vollständig fehlenden Gefälles bilden sich zahlreiche Nebenarme aus und es entsteht die typische Fächerform eines Deltas (nach der Form des griechischen Buchstabens Delta: Δ), z. B. in der Mündung des Nil oder der Donau.

Unterliegt die Küste starken Gezeitenschwankungen, bildet sich eine trichterförmige Mündung, ein Ästuar. Ästuare sind frühere Flusstäler, die vom Meer überspült worden sind und in denen die Gezeitenwellen weit ins Hinterland vordringen können. Bekannte Beispiele sind Themse und Elbe.

Welche Talformen gibt es?

Tal ist nicht gleich Tal. Definiert ist ein Tal als eine von einem Fließgewässer in die Erdoberfläche eingeschnittene und ausgeräumte Hohlform. Eine große Rolle spielt die Hangneigung und die Härte des Untergrundes. Unterschiedliche Talformen ergeben sich daneben aus der Menge und Geschwindigkeit des fließenden Wassers und dem transportierten Schutt.

Im Querschnitt betrachtet, unterscheidet man mit zunehmender Erosionskraft das Muldental mit breitem Talboden und flachen Hängen, das Kerb- oder V-Tal mit engem Talboden, die Schlucht mit fast senkrechtem Talboden und die Klamm mit manchmal überhängenden Talwänden. Aus einem Muldental kann durch Aufschüttung von Gesteinsschutt ein Sohlen- oder Kastental entstehen. Ein Cañon ist ein schluchtartiges Tal, das sich tief in horizontal gelagertes, unterschiedlich hartes Gestein eingeschnitten hat.

Höhlt steter Tropfen wirklich den Stein?

Eindrucksvolle Karstlandschaften belegen es. Eine besondere Art der Verwitterung ist die Korrosion, die chemische Zerstörung und Auslaugung des Gesteins durch Wasser.

Dringt kohlensäurehaltiges Wasser über Klüfte und Spalten in Kalkgestein ein, beginnt es dieses zu lösen, das heißt in Kalksinter zu verwandeln. An der Oberfläche bilden sich zunächst kleine Rillen, in denen das Wasser abläuft. Mit der Zeit werden die Rillen tiefer, und es entsteht ein System von meist parallel verlaufenden Kämmen, die als Karren oder Schratten bezeichnet werden. Gelangt das Wasser weiter in die Tiefe, stürzen ganze Gesteinskomplexe ein und es entstehen trichter- oder schüsselförmige Hohlformen: Dolinen, Uvalas oder Poljen. Hier treten auch Schlucklöcher, Ponore, auf, die manche Flüsse urplötzlich verschwinden lassen.

Was richtet das Wasser unter Tage an?

Im Karst schafft Wasser oft ausgedehnte Höhlensysteme. Der aus den Sickergewässern ausgeschiedene Kalksinter bildet Tropfsteine und Sinterterrassen. Zapfenförmige Tropfsteine bilden sich zunächst an der Höhlendecke als Stalaktiten. Das auf den Höhlenboden tropfende Wasser führt dort zur Bildung von Calciumhydrogencarbonat, das in Form von Stalagmiten den Stalaktiten entgegenwächst. Die Blue Holes auf den Bahamas nördlich von Kuba stehen sogar mit dem Atlantik in Verbindung. Sie wurden nach den Eiszeiten überflutet, als der Meeresspiegel stieg.

In den feuchten Tropen und Suptropen sorgen hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeit für eine besonders rasche Kalklösung. Eine üppige Vegetation gewährleistet, dass im Wasser durch die Verrottung organischen Materials Huminsäuren entstehen, die den Lösungsvorgang noch beschleunigen.

Wo stehen die Schokoladenhügel?

Auf der philipinischen Insel Bohol. Die dicht nebeneinander stehenden Kegel erscheinen durch das trockene Gras braun wie Schokolade und sind eine Touristenattraktion. Die Erosion hat hier große, steilwandige Kuppen oder Türme geschaffen, die man als Kegel- oder Turmkarst bezeichnet. Karsttürme sind auch im Norden Vietnams und in Südchina um die Stadt Guilin zu finden. Ebenso spektakulär ist der Gunung Mulu Nationalpark im malaysischen Teil der Insel Borneo, wo bizarre Zinnen aus dem Regenwald aufragen.

Wie verändert das Meer die Küste?

Wo Meer und Land aufeinandertreffen, spielen sich unterschiedliche Erosions- und Sedimentationsvorgänge ab. Brandungswellen nagen an der felsigen Steilküste und verlegen sie mit der Zeit landeinwärts. Das zerkleinerte Gestein lagert sich am Meeresboden ab und wird von Strömungen abtransportiert. An anderer Stelle setzt das Meer Sand und Schlick am Strand flacher Meeresbuchten ab und schafft so neue Lebensräume. Küsten zählen zu den vielgestaltigsten Landschaftsformen.

Wie lange halten Steilküsten der Brandung stand?

Sie sind kurzlebige Gebilde. Typischerweise bestehen Steilküsten aus einem steil abfallenden Kliff, das von einer Brandungshohlkehle unterhöhlt ist, und einer meerwärts gelegenen Abrasionsplatte oder Schorre – Abrasion (lateinisch »auskratzen«) ist die fachsprachliche Bezeichnung für Brandungserosion.

Die Brandungshohlkehle befindet sich auf Meeresspiegelhöhe, dort wo aufbrandende Wellen und von ihnen mitgeführtes Geröll das Steilufer bearbeiten. Irgendwann stürzt der überhängende Fels ins Meer, das nun das nächste Stück Kliffküste bearbeiten wird. So wird die Küste nach und nach immer weiter zurückverlagert. Das herabgestürzte Material sammelt sich vor dem Kliff auf einer Kliffhalde, die im Lauf der Zeit durch den Seegang eingeebnet wird.

Wo landet das vom Meer zerkleinerte Material?

Wieder an der Küste. Feine Lehm- und Tonpartikel werden weit auf das Meer hinausgetragen, sinken dort auf den Grund und bilden Meeressedimente. Der Wind verfrachtet große Mengen Sand, der an Stränden abgelagert wird.

Sand- oder Kiesstrände bilden sich an Küsten mit sehr niedrigem Gefälle. An der Küste sanft auslaufende Wellen hinterlassen beim Zurücklaufen einen Strandwall, der durch das Wasser in Richtung Strand geschoben wird. Aus diesen Sandwällen ausgeblasener Sand kann sich an der Küste zu großen Dünen aufhäufen. Die mit mehr als 100 m höchste Düne Europas liegt an der französischen Atlantikküste bei Arcachon.

Laufen die Wellen schräg auf die Küste auf, wird auch der Sand schräg angeschwemmt. Ein Teil fließt aber mit dem Wasser zurück ins Meer. Durch diese Bewegungen wird der Sand zickzackförmig entlang der Küste transportiert. An Hindernissen lagert sich besonders viel Sand ab. Dort baut sich dann eine kleine Sandzunge auf, die zu einer lang gezogenen Nehrung wachsen kann und schließlich eine Bucht vom Meer abtrennt. Dann entsteht ein Haff oder ein Strandsee, der mit der Zeit verlandet.

Übrigens: In trockenerem Klima süßt der Strandsee nicht aus. Stattdessen kommt es durch Verdunstung und im Sand vordringendes Salzwasser zu einer Erhöhung des Salzgehalts. Einen solchen abgeschnürten Strandsee nennt man Lagune. Ein bekanntes Beispiel ist die Lagune von Venedig.

Was ist rückschreitende Erosion?

Wenn sich ein Fluss immer tiefer in Richtung seiner Quelle einschneidet. Ein Musterbeispiel ist die Wutach im südlichen Schwarzwald. Vor 70 000 Jahren mündete sie noch in die Donau. Durch ständige Anhäufung von Gesteinsmaterial nach der letzten Eiszeit lief ein Nebenarm der Wutach im aufgefüllten Flussbett bei Hochwasser über, floss den jenseitigen Talhang hinab und geriet in das Einzugsgebiet des Rheins. Der Arm grub sich rasch ein tiefes Bett und verlagerte seine Talsohle immer weiter zurück. Schließlich zapfte er 90 % des ursprünglich zur Donau fließenden Wassers ab und entwickelte sich vom Nebenarm zum Hauptfluss und somit zum Nebenfluss des Rheins.

Wussten Sie, dass …

der Grand Canyon ein Fenster in der Erdgeschichte aufgestoßen hat? In 6 Mio. Jahren schuf der Colorado River im Südwesten der USA eine rd. 350 km lange und bis zu 1800 m tiefe Schlucht. Von oben nach unten zeigt der Cañon eine Gesteinsabfolge, die bis ins Präkambrium vor fast 2 Mrd. Jahren reicht, als sich die Erdkruste bildete.

die Niagarafälle immer niedriger werden? Seit ihrer Entstehung nach der letzten Eiszeit vor ca. 12 000 Jahren haben sich die Fälle um 11 km nach hinten verlegt und ihre Fallhöhe um 45 m verringert. Nur durch intensive Baumaßnahmen ist es gelungen, den jährlichen Rückschritt leicht zu mindern.

der Mississippi in einem sog. Vogelfußdelta mündet? Der sedimentreiche, träge dahinfließende Fluss hat entlang seiner Mündungsarme ein System von Uferdämmen aufgebaut, die sich weit in den Golf von Mexiko vorschieben. Meeresströmungen am Ende biegen die Uferdämme um und es entsteht eine Landschaft, die aus der Luft betrachtet an einen Vogelfuß erinnert.

Das Wasser: Küsten wachsen und vergehen

Wussten Sie, dass …

die derzeit längste bekannte Höhle in den USA liegt? Das 560 km lange Höhlensystem der Mammoth Cave (Mammuthöhle) in Kentucky besteht aus zahlreichen Gängen, Gewölben und Schächten, die in fünf Stockwerken übereinander angeordnet sind (seit 1981 Weltkulturerbe).

die Tage der »Langen Anna« gezählt sind? Der 47 m hohe Buntsandsteinfelsen, das Wahrzeichen der Insel Helgoland, ist der Rest eines Brandungstores. Experten vermuten, dass der Felsturm in 75 Jahren nicht mehr existieren wird.

Kreidefelsen eine tödliche Bedrohung sein können? Spektakulär ist die Kreidesteilküste im Nordosten der Halbinsel Jasmund auf Rügen. Hier und an der Steilküste im Süden lässt sich Brandungserosion hautnah erfahren – ein nicht ganz ungefährliches Unterfangen. Im Februar 2005 kam eine Touristin bei einer Strandwanderung durch herabstürzende Lehm- und Sandmassen ums Leben.

Gletscher und Eis: Früher, heute und in der Zukunft

Wie wird Schnee zu Eis?

Durch zunehmenden Druck. Im kalten Winter erreichen uns Niederschläge meist in Form von Schnee, der aus winzigen, oft filigran verzweigten Eiskristallen besteht. Kein Eiskristall gleicht dem anderen, aber alle besitzen eine tafelige sechseckige Form. Sie bilden sich bei Temperaturen von –4 °C.

Trockener Pulverschnee entsteht bei tiefen Temperaturen und enthält zwischen den einzelnen Schneeflocken etwa 90 % Luft. Beim Auftreffen auf den Boden zerbrechen die Eiskristalle, setzen sich ab, schmelzen bei höheren Temperaturen oder gefrieren wieder. Mit zunehmendem Druck durch neuen Schnee werden die unteren Eiskristalle zerdrückt und verformt. Es entsteht aus größeren, rundlichen Eiskörnern zusammengesetzter Firnschnee, der noch 50 % Luft enthält. Fällt noch mehr Schnee, bildet sich Firneis mit 30 % Luftanteil. Gletschereis schließlich, in dem die noch verbliebene Luft in Blasen eingeschlossen wird, ist wasser- und luftundurchlässig.

Übrigens: In früheren erdgeschichtlichen Perioden hat es schon wesentlich mehr Eis gegeben als heute. Zahlreiche Eiszeiten wechselten sich mit Warmzeiten ab. Die letzte Eiszeit ist vor etwa 11 000 Jahren zu Ende gegangen. Ob wir uns heute in der Nacheiszeit oder in einer Zwischeneiszeit befinden, darüber streiten die Wissenschaftler noch.

Kann Wasser wirklich Stein brechen?

Ja, durch Frostsprengung. Voraussetzung ist neben dem reichlichen Vorhandensein von Wasser ein Klima mit häufigem Frostwechsel.

Besonders effektiv ist der Prozess, wenn die Temperatur am Tag über 0 °C liegt, damit das Eis schmilzt, in der Nacht jedoch unter 0 °C, damit Eis überhaupt entstehen kann. Das Wasser dringt in die Fugen und Spalten des Gesteins, kühlt sich bei Minusgraden ab und gefriert schließlich. Wenn Wasser zu Eis wird, dehnt es sich um etwa 9–10 % seines Volumens aus. Durch den Druck werden die Fugen und Spalten größer, kleine Körner lösen sich, und schließlich brechen ganze Stücke ab. Klüftige Gesteine wie Granit verwittern schnell zu imposanten Blöcken, die man wegen ihrer Form auch Wollsäcke nennt. Im Umland eines Gletschers können ganze »Blockmeere« entstehen.

Was ist eine Eiszeit?

Als Eis- oder Kaltzeit bezeichnen Wissenschaftler eine Periode in der Erdgeschichte, in der die Temperaturen mindestens um 4–5 °C niedriger lagen als heute.

Auf dem Höhepunkt der letzten Eiszeit vor 18 000 Jahren waren weite Teile Nordamerikas von einem Eisschild bedeckt. Skandinavien, die Ostsee und Teile der Nordsee, der Norden der Britischen Inseln sowie Norddeutschland lagen unter Eis. Im Süden begruben Eismassen das heutige Alpenvorland.

Im Lauf der Erdgeschichte gab es mehrere Eiszeiten. Häufig wechselten sich Eiszeiten mit Warmzeiten ab – eine solche Zeitspanne nennt man Eiszeitalter. Das Pleistozän ist die jüngste dieser Epochen und setzte vor etwa 2,5 Mio. Jahren ein. In diesem Zeitraum traten mindestens sechs Eiszeiten auf, die von Warmzeiten unterbrochen waren. Während einer Eiszeit war die vom Eis bedeckte Fläche unserer Erde mindestens dreimal so groß wie heute. In den kurzen Auftauperioden des eiszeitlichen Sommers schmolz weniger Eis als im Winter wieder hinzu kam.

Wie entsteht ein Gletscher?

Gletscher haben ihren Ursprung in Gebieten oberhalb der Schneegrenze, wo sich Firneis in Gletschereis umwandelt. Gespeist wird der Gletscher von Niederschlägen und den Schneefeldern, die auf den umliegenden Gebirgsflanken liegen.

Diese obere Gletscherregion trägt daher den treffenden Namen Nährgebiet. Unter dem hohen Druck werden die untersten Eisschichten plastisch und fließfähig. Bei ausreichender Hangneigung schiebt sich der Gletscher talabwärts über die Firnlinie – das ist die Schneegrenze – und bildet eine Gletscherzunge. In diesen tieferen Regionen, dem Zehrgebiet, verliert der Gletscher durch Abschmelzen, Verdunsten oder »Kalben« infolge höherer Temperaturen mehr Schnee und Eis als durch Schneefälle wieder hinzukommen.

Wo gibt es besonders viele Gletscher?

Das Inlandeis der arktischen Polargebiete mit Grönland nimmt 11 %, das der Antarktis 86 % der gesamten Eismasse der Erde ein. Aus dem Inlandeis bewegen sich Auslassgletscher Richtung Küste, wo riesige Eisberge ins Meer kalben. Kleinere Varianten dieses Typs sind Plateaugletscher oder Eiskappen. Zusammen mit diesen kommen die Gebirgsgletscher nur auf 3 %.

Gletscher gibt es in vielen Formen und Größen im Gebirge und im Inland. Der kleine Kargletscher liegt in einer durch Erosion des Eises am Berghang ausgeschliffenen Hohlform, dem Kar. Im Gegensatz zum größeren Talgletscher, der sich aus mehreren Kargletschern bilden kann, bleibt er an Ort und Stelle. Talgletscher bewegen sich langsam durch ein schon von einem Fluss geschaffenes Tal abwärts. Gebirgsgletscher gibt es mit Ausnahme von Australien auf allen Kontinenten, die meisten pro Fläche in Europa, vor allem in den Alpen. Auch der in Äquatornähe liegende Kilimandscharo in Afrika ist vergletschert, doch seine Eiskappe wird kleiner und könnte schon 2015 verschwunden sein.

Haben Gletscher eine Zukunft?

Keine wirklich überzeugende, denn weltweit befinden sich die meisten Gletscher heute auf dem Rückzug – vielleicht als Folge eines globalen Klimawandels.

Die Alpengletscher haben seit den 1970er Jahren ein Viertel bis ein Drittel an Fläche verloren. Besonders schnell schmelzen die Gletscher im Himalaya. Viel Schmelzwasser sammelt sich in Gletscherseen, deren Überlaufen katastrophale Flutwellen auslösen kann. Gletscherrückzüge und -vorstöße hat es schon öfter gegeben. Für das Mittelalter lässt sich ein Gletscherschwund feststellen, während der »Kleinen Eiszeit« (1400–1900) wuchsen die Gletscher jedoch wieder.

Gibt es Beweise für die Eiszeiten?

Im nördlichen Mitteleuropa und im nördlichen Alpenvorland lässt sich eine typische Abfolge von Landschaftsformen, die das Eis nach seinem Rückzug hinterließ, feststellen: flache, leicht kuppige Grundmoränen, hügelige Endmoränenketten, vom Schmelzwasser aufgeschüttete Sanderebenen und breite Urstromtäler.

Moränen bestehen aus dem Gesteinsmaterial, das der Gletscher mit sich führt. Die Grundmoräne befindet sich direkt unter dem Gletscher und setzt sich aus feinen Sedimenten, grobem Kies und großen Felsbrocken, den Findlingen (fachsprachlich erratische Blöcke), zusammen. Endmoränen markieren die Stelle des weitesten Gletschervorstoßes. Vor den Endmoränen erstrecken sich weitflächige Sander aus Kies, Sand und Ton, die aus dem Gletscher strömende Schmelzwasser aus den Moränen herausgewaschen haben. Das abfließende Schmelzwasser sammelte sich in breiten Urstromtälern, die parallel zu den Eisrändern verliefen.

Wie erkennt man verschwundene Gletscher?

Auch wenn keine Gletscher mehr zu sehen sind, haben sie erkennbare Spuren hinterlassen. Felsen aus härterem Gestein wurden weniger stark abgetragen. Zurück blieben Rundhöcker genannte Formen mit flachen, dem Eis zugewandten Rücken und steilen Rückseiten. Die Schären Skandinaviens, heute kleine Inseln, sind eine solche vom Meer überflutete Rundhöckerlandschaft.

Im von der Gletscherzunge ausgehobenen Zungenbecken bildeten sich Seen. In schmalen Schmelzwasserrinnen entstanden lang gezogene Rinnenseen. Hat sich ein Gletscher aufgrund steigender Temperaturen wieder zurückgezogen, bleiben oft kleinere Eiskörper im abgelagerten Schutt zurück, das Toteis. Wenn auch dieses Eis abgetaut ist, bilden sich Hohlformen wie Toteislöcher (Sölle) oder Kessel, die sich oft mit Wasser füllen.

Übrigens: Neben solchen Hohlformen gibt es in den Moränenlandschaften auch Aufschüttungsformen: ovale, oben abgerundete Drumlins, kleine kuppenförmige Kames und wallförmige, oft sehr lang gestreckte Oser.

Wie veränderten Gletscher die Täler?

Die breiten eiszeitlichen Talgletscher in den Alpen oder in Norwegen haben nach ihrem Rückzug typische Talformen hinterlassen. Durch den ungeheuren Druck und die stetige Bewegung rundeten sie die ursprünglich V-förmigen Täler zur charakteristischen U-Form und vertieften und verbreiterten sie erheblich. Diese U-Täler oder Trogtäler haben steile Talwände, die oben an einer Trogkante enden. An diese schließt sich eine flachere Trogschulter an, auf der früher die Gletscherränder ruhten.

Die Flüsse und Bäche in den Seitentälern, die nicht von der Vergletscherung betroffen waren, liegen heute hoch über dem Trogtal; ihr Wasser stürzt in eindrucksvollen Wasserfällen in die Tiefe. An den Küsten Norwegens wurden die Gletschertäler zu Fjorden. Nach den Eiszeiten war der Meeresspiegel durch das abschmelzende Eis gestiegen und die Täler »ertranken«.

Wussten Sie, dass …

der Hubbardgletscher der längste Talgletscher der Welt ist? Der 122 km lange Gletscher bewegt sich im Südosten Alaskas von den Saint Elias Mountains auf den Pazifik zu. Er hat mehrmals – zuletzt 2002 – den Russelfjord mit Eismassen und dem mitgeführten Schutt, der sog. Endmoräne, abgeriegelt und zu einem See aufgestaut, bis er selbst den Staudamm wieder durchbrach.

unter dem Vatnajökull auf Island, mit 8410 km² Europas größter Gletscher, Vulkane liegen? Der Ausbruch des Grimsvötn 1996 ließ unter dem 1000 m dicken Gletschereis einen Schmelzwassersee entstehen, der sich als riesige Flutwelle mit Eis- und Felsblöcken aus einer Öffnung ins Meer ergoss.

nur ein Sechstel der Landfläche Grönlands nicht von Eis bedeckt ist? Der große Rest liegt unter einer dicken, bis zu 3400 km aufsteigenden Inlandeisschicht begraben.

Was ist eigentlich ...

Gletschermilch? Das Schmelzwasser, das entweder an der Gletscheroberfläche oder in Eistunneln an der Unterseite abfließt. Die milchig weißen Gletscherbäche treten am Zungenende, der Gletscherstirn, aus einem Gletschertor aus. Die trübe Färbung kommt von fein zerriebenem Schuttmaterial, das der Gletscher mit sich führt.

ein Gletschertopf? Manchmal stürzt so viel Schmelzwasser durch die Gletscherspalten, dass es sich auf dem festen Gesteinsuntergrund eine spiralförmige Röhre schafft. Durch die Drehbewegung der mitgeführten Gesteinstrümmer entstehen tiefe Löcher, die Gletschertöpfe oder Gletschermühlen. Im Gletschergarten Luzern in der Schweiz kann man sie bewundern.

Wussten Sie, dass …

die Müritz ein Überbleibsel der Eiszeit ist? Der mit 115 km² zweitgrößte deutsche See nach dem Bodensee gehört zur Mecklenburgischen Seenplatte.

während der letzten Eiszeit in den eisfreien Gebieten Mitteleuropas sibirische Verhältnisse herrschten? Dort breiteten sich Kältesteppen, ähnlich der heutigen Tundra, mit einer entsprechenden kargen Vegetation aus Flechten, Kräutern und Zwergsträuchern aus.

der Alte Schwede von Övelgönne ein Findling ist? Der 217 t schwere Klotz, der 1999 bei Baggerarbeiten in der Elbe bei Hamburg gefunden wurde, trat seine lange Reise vor rund 300 000 Jahren vom schwedischen Småland aus an.

Wind und Sand: Skulpturen und Massentransport

Wie kommt Wüstensand in den Regenwald?

Bewegte Luft wirbelt Sand oder Staub mit Leichtigkeit auf und trägt sie davon. Legt sich der Wind oder stößt er auf ein Hindernis, werden Sand und Staub wieder auf der Erde oder über dem Meer abgelagert. Manchmal geschieht dies erst nach Tagen und nach tausenden von Kilometern. Aufgewirbelte Sande aus der afrikanischen Sahara können durch Passatwinde über den Atlantik bis in die tropischen Regenwälder des Amazonasgebiets verfrachtet werden oder aber mit dem im Mittelmeerraum auftretenden Wind Schirokko nach Deutschland gelangen, wo sie sich nach Regenfällen als feine gelbliche oder rötliche Staubschicht vor allem auf Autos bemerkbar machen.

Was passiert bei einem Sandsturm?

Sandstürme können regelrechte Kunstwerke schaffen. Wenn sie aus verschiedenen Richtungen blasen, modellieren sie Windkanter, faust- bis kopfgroße Steine, die facettenartig zugeschliffen wurden, und Pilzfelsen. Weht der Wind mit hoher Geschwindigkeit ständig aus einer Richtung, bilden sich je nach Sediment sehr unterschiedlich aussehende Yardangs: Pyramiden, lang gezogene Rippen mit gesägter Kammlinie, Kegel oder Walrücken.

Durch Korrasion, also Abschleifung durch Sand führenden Wind, entstehen oft bizarre Kleinformen. Das geschieht vor allem in Bodennähe, denn der Wind kann die Sandkörner nur bis in eine gewisse Höhe aufwirbeln. Gröbere Sandkörner wirken wie ein Sandstrahlgebläse auf im Weg stehende Felsen ein.

Windreliefs findet man überwiegend in vegetationsarmen Trockengebieten: Wüsten, Halbwüsten, trockenen Steppen und Savannen, aber auch an den Sandbänken von Flüssen und Sandstränden sowie in vulkanischen Lockermassen wie dem Tuff. Durch Ausblasen entstehen flache, abflusslose Wannen. Gröberes Material bleibt zurück und wird an der Oberfläche angereichert. In extremen Trockengebieten bilden sich dort Felswüsten und Geröllwüsten.

Wie entstehen Dünen?

Dünen entstehen vor geschlossenen Hindernissen oder im Windschatten von größeren Pflanzenbüscheln.

Je nach Art des Hindernisses und der Windrichtung bilden sich Wall- oder Querdünen, Strich- oder Längsdünen. Sicheldünen, auch Baranche genannt, entstehen als Einzeldünen, deren flache Ausläufer schneller wandern als der höhere Mittelteil. Sie wölben sich dem Wind entgegen. Parabeldünen scheinen dagegen vor dem Wind zu fliehen; sie formen sich an Schwachstellen von Walldünen. Aus anderen Dünen können sich Sterndünen entwickeln, wenn der Wind aus unterschiedlichen Richtungen weht.

Übrigens: Nicht nur Sand wird verlagert. Feiner, ockergelber Löss, in Mitteleuropa ein Sedimentrelikt aus der Eiszeit, bildet keine Dünen, sondern lagert sich in oft mächtigen Schichten ab. Im chinesischen Lössplateau findet dieser Prozess heute noch statt. Der feine Staub stammt aus den hoch gelegenen asiatischen Trockengebieten und gelangt mit starken Winden immer häufiger bis in die Hauptstadt Peking.

Müssen Lawinen immer aus Schnee sein?

Nein. Sand, Geröll oder ganze Felsmassen können sich ohne die direkte Einwirkung von Wind oder Wasser in Bewegung setzen. Man spricht bei diesem Prozess von Massenbewegungen. Sie reichen von fast unmerklichen Bodenverschiebungen auf einem sanften Hang bis zu gewaltigen Bergstürzen, bei denen Tonnen von Erde und Gesteinsmaterial abbrechen.

Steinschläge oder Steinlawinen rutschen wie Schneelawinen mit hoher Geschwindigkeit in die Tiefe. Schlammströme oder Muren, die in vegetationsarmen Gebirgsregionen oft verheerende Auswirkungen haben, bestehen aus miteinander vermischtem Schlamm, Boden, Gesteinstrümmern und Wasser. Sie können Geschwindigkeiten von mehreren Kilometern pro Stunde erreichen und treten oft nach heftigen Regenfällen auf. An vulkanischen Aschekegeln werden verheerende, Lahare genannte Schuttlawinen ausgelöst.

Wussten Sie, dass …

Dünen wandern können? Besonders spektakuläre Exemplare finden sich auf der Kurischen Nehrung in Litauen und Russland. Angetrieben vom Ostseewind haben die bis zu 70 m hohen Wanderdünen schon ganze Fischerdörfer unter sich begraben.

die bizarre Formenwelt des Bryce Canyon in den USA durch Wasser und Wind entstanden ist? Nach der Eintiefung durch Regenwasser war das Gestein dem Wind ausgesetzt und wurde zu spitz aufragenden Felsnadeln, den Hoodoos, geschliffen. Regen, Frost, Hitze und Wind verändern ihre Gestalt auch heute noch.

der Wind Köpfe formt? Bei größeren Felsen in der Wüste entstehen durch Windschliff zunächst Hohlkehlen und schließlich die charakteristischen Pilzfelsen, deren herauspräparierter »Stiel« einen weniger stark angegriffenen »Pilzkopf« trägt.

Was sind Tomalandschaften?

Gebiete, in denen sich großflächig die Trümmer eines Bergsturzes abgelagert haben. Das größte Bergrutschgebiet in den Ostalpen liegt am Dobratsch im österreichischen Bundesland Kärnten. Am 25. 1. 1348 stürzten hier, ausgelöst durch ein schweres Erdbeben im italienischen Friaul, 30 Mio. m³ Schutt aus Dolomitgestein von der Roten Wand in die Tiefe und bedeckten ein 7 km² großes Gebiet. 17 Dörfer wurden verschüttet, rd. 2000 Menschen starben. Die meterhohen Schuttmassen stauten die im Tal fließende Gail zu einem See auf. Als das Wasser nach zwei Monaten durch den Schuttdamm brach, verloren noch einmal 5000 Menschen ihr Leben. Das Schütt genannte Gebiet steht heute unter Naturschutz.

Biologische Verwitterung: Lebewesen formen die Landschaft

Wie groß ist die Kraft von Wurzeln?

Pflanzenwurzeln können nicht nur natürliche Felsformationen, sondern auch Gebäude zerstören. Bei der sog. Wurzelsprengung dringen sie in Gesteinsklüfte oder -spalten ein, besonders häufig in Gebieten mit einer nur dünnen Bodendecke über dem Fels. Im Lauf der Jahre werden die Wurzeln immer dicker und üben einen starken Druck aus. Das führt zur Lockerung von Gesteinsstücken, die schließlich abgesprengt werden.

Die biologische oder biogene Verwitterung, ausgelöst durch Pflanzen, Pilze, Bakterien und Tiere, findet an oder nahe der Erdoberfläche statt und wirkt sich eher kleinräumig aus. Sie kann untergliedert werden in eine mechanische und eine chemische Variante. Zur mechanisch-biologischen Verwitterung zählt neben der Wurzelsprengung auch die Tätigkeit von grabenden Tieren, etwa von Maulwürfen, Präriehunden oder Regenwürmern. Durch sie werden weniger feste Gesteine aufgelockert.

Können Pflanzen ätzend wirken?

Ja. Gesteine können auch durch biologisch-chemische Verwitterung angegriffen werden. Viele Pflanzen, die direkt auf dem Gestein wachsen, scheiden über ihre Wurzeln Säuren aus, die den Gesteinsmineralen zusetzen.

Flechten, die auch extreme Lebensräume im Hochgebirge und in den Polarregionen besiedeln und ganze Felsblöcke überziehen, rauen durch ihre Ausscheidungen die Gesteinsoberfläche auf. Dadurch leisten sie einer weiteren Verwitterung Vorschub. Auch Bakterien und Algen sondern säurehaltige Stoffe ab. Möglicherweise spielen manganoxidierende Mikroorganismen eine Rolle bei der Bildung von Wüstenlack, einer dunklen Verwitterungsrinde aus Eisen, Mangan und Ton in Trockengebieten.

Wie arbeiten »Bohrer« und »Graser«?

Organismen wie Bohrmuscheln, Bohrschnecken, Bohrwürmer und Bohrschwämme, in tropischen Meeren auch Seeigel und Krebse, zerstören Felsküsten. Eine kleinere Gruppe, die »Bohrer«, gräbt verschieden tiefe Löcher und Gänge, um sich vor der Brandung oder vor Fressfeinden zu schützen. Die anderen, die »Graser«, weiden das Gestein auf der Suche nach Nahrung ab. Ihre scharfen Schalenränder, bezahnten Zungen und Stacheln zerstören bei der Nahrungssuche die Gesteinsoberfläche und ebnen den Weg für die starke Brandungserosion.

Die zu den Bohrschnecken zählende Napfschnecke etwa besitzt eine Radula genannte Raspelzunge, die mit bis zu 75 000 winzigen Zähnchen besetzt ist. Durch ihre Anordnung in Längs- und Querreihen wirken sie wie ein Reibeisen auf den Fels. Die Graser raspeln nicht nur dünne Gesteinsschichten ab, sie hinterlassen auch Verdauungssäfte, die das aufgeraute Gestein angreifen.

Die Abtragungsraten machen bei den meist kleinen Organismen selten mehr als einen Millimeter pro Jahr aus, größere Graser schaffen erheblich mehr.

Was beweist das Heldenfinger Kliff?

Das Naturdenkmal bei Gerstetten auf der Schwäbischen Alb zeigt sehr anschaulich die Tätigkeit von Bohrern.

Vor 15 Mio. Jahren, im Tertiär, war das Heldenfinger Kliff Teil einer Felsküste an einem subtropischen Meer. Ein kleines Riffmuseum informiert über die Geologie und das damalige Leben. Brandungswellen haben über einen langen Zeitraum eine charakteristische Hohlkehle aus dem weißen Kalk herausgeschlagen. Die Brandungskehle und die davor liegende, angeschrägte Fläche, die Schorre, sind mit Löchern von Bohrmuscheln und Bohrschwämmen übersät.

Die größeren Löcher stammen von Bohrmuscheln aus der Gruppe der Pholaden. Mit ihren raspelartigen Schalen und einem leicht ätzenden Sekret aus ihrem Fuß haben sie sich etwa fingerlange Wohnkammern in den Kalkfels gegraben, die sie Zeit ihres Lebens nicht mehr verließen. Pholaden findet man heute auch im Mittelmeer.

Übrigens: Bohrmuscheln machen auch vor Holz nicht halt. Schon die alten Ägypter mussten ihre Schiffe mit einem schützenden Überzug versehen. Frei schwimmende Larven der Bohrschwämme haben sich am Kliff festgesetzt, bevor sie zu einem richtigen Schwamm wurden. Sie haben die kleineren Hohlformen hinterlassen.

Was ist Wabenverwitterung?

Bei dieser besonders im Sandstein vorkommenden Verwitterungsform kommt es z. B. durch Salzausblühungen entlang der durch Frost erweiterten Schichtfugen zu Verwitterungslöchern, die ein wabenartiges Muster oder sanduhrförmige Skulpturen bilden. Auf den Felsen siedelnde Flechten verändern durch ihre Pflanzensäfte die Strukturen.

Wussten Sie, dass …

Tiere für Überschwemmungen verantwortlich gemacht wurden? Die aus Nordamerika nach Europa ausgebürgerte Bisamratte soll durch die Anlage von Bauten in der Uferzone schon für Überflutung gesorgt haben. Zeitweise zahlte man sogar Fangprämien auf die Nager. Auch die ebenfalls eingeführte Nutria steht unter Verdacht.

Pflanzen bedeutende Kulturschätze beschädigt haben? Im tropischen Regenwald zerstörten die hier besonders schnell wachsenden Bäume z. B. viele Mayatempel oder auch wie im kambodschanischen Angkor, der einstigen Hauptstadt des Khmerreichs, prächtige Tempelanlagen.

andere Pflanzen eher bewahrend wirken? Dichter Baumbewuchs schützt durch die Wurzeln an steilen Hängen vor der Gefahr durch Lawinen, vor Bergrutschen und Bodenerosion.

Deepfakes
Wissenschaft

Fakt oder Fiktion?

Immer mehr Fotos und Videoclips werden technisch manipuliert oder durch Künstliche Intelligenz (KI) geschaffen. Das menschliche Auge kann dabei kaum noch Fakten von Fakes unterscheiden. Das fordert die Gesellschaft heraus – und die Forschung obendrein. von TIM SCHRÖDER Als im März 2022 ein Video des ukrainischen Präsidenten...

Inseln, Vulkane, Leben
Wissenschaft

Oasen des Lebens

Vulkane löschen Leben aus – und lassen neues entstehen. von BETTINA WURCHE Der Ausbruch eines Vulkans mit seinen Glutwellen und Lavaströmen verbrennt mit einem Schlag alles Grün, vom Grashalm bis zum Baum. Nicht rechtzeitig geflohene Tiere ersticken in toxischen Gasen oder zerfallen zu Asche. Schließlich hinterlässt das...

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