1 Fysisch milieu Leerdoelen De natuurgids kan de abiotische processen beschrijven die invloed hebben (gehad) op natuur en landschap in Vlaanderen; kan in hoofdlijnen de processen van landschapsvorming in Vlaanderen beschrijven; kan de belangrijkste componenten van een bodem beschrijven; kan de bodemkenmerken van een concreet gebied opzoeken op de digitale bodemkaart. Inhoud Het fysisch (abiotisch) milieu bestaat uit de componenten reliëf, water, lucht en bodem. Deze componenten worden beïnvloed door: de tektoniek (de bewegingen van de aardkorst) het klimaat (temperatuur, neerslag, ) de gesteenten (+ flora en fauna + de mens: zie hoofdstuk 8 Ecologie) In deze les maak je kennis met abiotische factoren en processen, die hun invloed hadden (en hebben) op de natuur en het landschap in Vlaanderen. Het is vooral van belang om deze processen te leren HERKENNEN tijdens observatie in een landschap. 1 Beknopte initiatie in enkele abiotische processen 1.1 Tektoniek 1.1.1 De aardkorst beweegt 1.1.2 De geologische tijdschaal 1.1.3 Evolutie van de biodiversiteit 1.2 Klimaat 1.2.1 Weer en klimaat 1.2.2 Klimaatveranderingen 1.3 Gesteenten 1.3.1 Temperatuur, wind en neerslag modelleren het aardoppervlak 1.3.2 Gesteentevervorming 1.3.3 Organische gesteenten 1.3.4 Ontstaan van zandstenen 2 Landschapsvorming in Vlaanderen 2.1 Windafzettingen in IJstijden 2.2 Duinenvorming 2.3 Opgevulde valleien in Vlaamse Vlakte 2.4 Reliëfinversie in de polders 3 Bodems 3.1 Bodemsoorten, bodemkenmerken en bodemprofielen 3.2 De bodemkaart 1
1 Beknopte initiatie in enkele abiotische factoren en processen 1.1 Tektoniek 1.1.1 De aardkorst beweegt Tektoniek is de benaming voor de bewegingen van de aardkorst. Daardoor wordt de aardkorst vervormd: de aardkorst wordt samengedrukt en/of omhoog gedrukt of er treedt daling van de aardkorst op. Dit draagt bij tot de opbouw van de reliëfvormen. Vanuit de ruimte gezien is de aarde een blauwe planeet: zeewater en dampkring met wolkenformaties. Fig. 1 Samenstelling van De aardbol bestaat uit de aardbol een kern: wellicht gesmolten ijzer een mantel: bevat magma (een hete taaivloeibare stof), gesmolten gesteente, waarin stromingen voorkomen een korst (steenschaal): bevat verschillende soorten vaste gesteenten (graniet, zandsteen, kalksteen) De aardkorst is vrij dun: de oceanische korst ± 10 km, de continentale korst ± 80 km. De hele korst is door breuken verdeeld in een aantal grote en kleine platen. Die platen bewegen langzaam mee met de stromingen in de aardmantel. Zo botsen ze in bepaalde zones tegen elkaar (terwijl ze in andere zones uit elkaar gaan). Voor de aardkorst in Vlaanderen is vooral de botsing van de Afrikaanse plaat tegen het zuiden van de Euraziatische plaat van belang, want dit duwt de aardkorst in Zuid- en Midden-Europa (ook in Vlaanderen) omhoog. Aan de randen van de platen ontstaan verschillende gigantische reliëfvormen: jonge bergketens (Andes, Alpen, Himalaya), eilandenbogen, bergketens in de oceanen, diepe kloven in oceaanbodems Op die plaatsen komen ook veel aardbevingen en vulkanisme voor. Vlaanderen ligt relatief ver van een dergelijke plaatrand (Middellandse Zeegebied), en is dus vulkanisch en seismisch rustig. 1.1.2 De geologische tijdschaal De geologische tijdschaal in onze streken Fig. 2 De aardkorstplaten en hun bewegingen De Ardennen bestaan uit primaire gesteenten die op het einde van het primair geplooid werden tot een gebergte. Dit gebergte werd nadien afgevlakt tot een vlak landschap dat op het einde van het tertiair werd opgeheven door de alpine plooiing. Hierdoor ontstond het typisch Ardens plateaulandschap met ingesneden valleien. Ten noorden van de Ardennen werden de zeeafzettingen uit het Secundair en het Tertiair schuin opgeheven, duikend naar het noorden. Dicht bij de Ardennen dagzomen de krijtlagen in Haspengouw, Henegouwen en de krijtkliffen van Cap Blanc Nez. Ten noorden van deze krijtafzettingen bestaat de ondergrond vooral uit tertiaire zanden en kleien zoals de witte zanden van Mol en de Ieperse klei. Tijdens het Kwartair ontstonden een tiental ijstijden, waarvan de laatste twee de koudste waren. Tijdens deze laatste ijstijden werden onze streken tot aan de rand van de Ardennen door de overheersende noordenwinden bedekt met dekzand en leem. Vandaar van noord naar zuid: zandstreken zandleemstreken leemstreken. Na de laatste ijstijd (10 000 j.) werd het huidige landschap definitief gevormd. Aan de kust en in de rivierdalen werden nog de recente kleirijke alluviale sedimenten afgezet. 2
Fig. 3 Geologische tijdschaal met periodes van gebergtevorming Fig. 4 Evolutie van het leven in de geologische tijdschaal hogere levensvormen zeer eenvoudig leven Fig. 5 geologische tijdlijn kustvlakte PRIMAIR SECUNDAIR TERTIAIR QUARTAIR - 400 m.j. - 300 m.j. - 200 m.j. - 100 m.j. - 10000 j. - 2,5 m.j. Ardennen Artesië Haspengouw Alpen Vlaamse heuvels dekzand löss 3
1.1.3 Evolutie van de biodiversiteit Op geologische tijdschaal werd de aardkorst meerdere keren grondig vervormd en verschoven de platen horizontaal onder en over elkaar. Deze perioden van intense vulkanische activiteit en gebergtevorming had uiteraard ook zijn invloed op de evolutie van het leven. Bovendien werd de aarde ook enkele malen zwaar geraakt door een meteoorinslag met grote klimaatsgevolgen. Zo herkennen we verschillende perioden waarbij de toen bestaande biodiversiteit plots sterk verminderde om zich nadien weer te herstellen. Volgens recente wetenschappelijke studies zou de invloed van de mens sinds het laatste millennium oorzaak kunnen worden van de grootste daling in de biodiversiteit sinds de geologische geschiedenis. Fig. 6 Evolutie van de biodiversiteit 1.2 Klimaat 1.2.1 Weer en klimaat Het klimaat geeft de gemiddelde waarden van temperatuur en neerslag weer, berekend over de laatste 30 jaar. Voor een bepaalde plaats wordt dit weergegeven in een klimatogram en klimaatskaarten. Het weer geeft de toestand van de atmosfeer voor een bepaald ogenblik en een welbepaalde plaats: een momentopname van temperatuur, neerslag, windkracht, Maak dus duidelijk een onderscheid tussen weer en klimaat! Fig. 7 klimatogram van Ukkel Belgische klimaatskenmerken: zachte winters, matige zomers, altijd vochtig: een koel gematigd altijd vochtig klimaat. Omdat in geen enkele maand de neerslag (in mm) kleiner is dan 2 maal de temperatuur (in C) spreken we van een altijd vochtig klimaat. Zelfs in een klein land als België met een relatief beperkt hoogteverschil ontstaan reeds klimatologische verschillen tussen Laag en Hoog België. Hoe hoger hoe kouder is ook reeds in ons land merkbaar. Ook de afstand tot de zee speelt een rol. Op de droge zandgronden van de Kempen koelen de nachten s winters sterk af. In combinatie met de rotsachtige ondergrond van de Hoge Ardennen krijgen we een landschap van de Hoge Venen, vergelijkbaar met de toendra in het hoge noorden van Europa. Twee opvallende neerslagkenmerken: de Ardennen vangen veel meer neerslag dan de rest van het land: stijgingsregens; de kuststrook en de Westhoek zijn opvallend droger dan de rest van Vlaanderen. Kleine reliëfverschillen kunnen lokaal een apart microklimaat creëren. Vooral naar het zuiden gerichte hellingen kunnen extra warmte ontvangen van de zon. Fig. 8 gemiddeld aantal vorstdagen min.temp < 0 C 4
Dit kan voldoende zijn om bijvoorbeeld wijnbouw ook in onze streken mogelijk te maken. Een typisch voorbeeld hiervan zijn de witte wijnen uit het Hageland en de uit de heuvelstreek in het zuiden van West-Vlaanderen. 1.2.2 Klimaatveranderingen In het Cambrium ontstond in onze streken het eerste leven: fossielen uit die tijd verwijzen naar de ideale omstandigheden van een warmgematigd vochtig klimaat. In het Carboon groeiden in onze streken de tropische wouden die de basis vormen voor de steenkoollagen in Europa. Het Perm moet in onze streken een zeer warme en droge Fig. 9 Neerslagkaart van België periode zijn geweest: rode zoutrijke gesteenten met nauwelijks plantengroei. We bevonden ons toen op dezelfde breedte als de huidige Sahara. In het Secundair ontstonden in onze streken grote krijtafzettingen in tropisch tot subtropische zeeën. Fig. 10 klimaatveranderingen in de loop van de geologische geschiedenis: evolutie van de wereldtemperatuur Fig. 11 klimaatveranderingen in onze streken als gevolg van de continentendrift Fig. 12 Europa tijdens de laatste ijstijd (20 000 jaar geleden) 5
Pas op het einde van het Tertiair kwamen onze streken op de breedteligging van vandaag. Door de gebergtevormingen als gevolg van de continentendrift daalde de wereldtemperatuur voldoende om verschillende ijstijden te veroorzaken. Op onze breedte was het effect van deze ijstijden het duidelijkst: bevroren en bedekt met ijs tijdens de ijstijden, ontdooid en groen (zomergroen loofwoud) tijdens de tussenijstijden. Ook in de periode sedert de laatste ijstijd was het klimaat niet stabiel. Fig. 14 Evolutie van de temperatuur van de aarde Temperatuurverandering ( C) Kleine ijstijd 1000 1500 1900 Fig. 13 Temperatuurcurve wereldwijd, gedurende de laatste 1 000 jaar (op de y-as is de afstand tussen twee streepjes = 1 C) Zo was er tijdens de Middeleeuwen een duidelijke klimaatsverwarming (tot gemiddeld 1 C warmer dan nu). De ontwikkeling van de landbouw en de steden in Europa heeft daarvan geprofiteerd. Daarna werd het weer kouder ( kleine ijstijd ). De laatste decennia stijgt de temperatuur weer spectaculair. Over de verantwoordelijkheid van de vervuiling door de mens bestaat geen twijfel meer. Mogelijke gevolgen van opwarming: Stijging van de zeespiegel Meer hittegolven: verdroging Neerslag op minder dagen met met grotere hoeveelheden: vaker hevige onweders met overstromingen meer perioden zonder wind afgewisseld met zware stormen minder insijpeling van regenwater: verdroging Verschuivingen in plantensoorten en diersoorten: meer subtropische planten betere resultaten Belgische wijncultuur noordwaarts oprukken van malariamuggen, wespenplagen verdwijnen van vriezeganzen? wijziging van vissoorten voor de kust: verdwijnen van haring en kabeljauw, meer kwallen, zeepaardjes, 6
1.3 Gesteentevorming en vervorming 1.3.1 Temperatuur, wind en neerslag modelleren het aardoppervlak Verwering Een gesteente verbrokkelt, valt uiteen door de weersomstandigheden, de fysische krachten in de natuur: grind > zand > leem of wijzigt chemisch door diezelfde weersomstandigheden: oplossen van kalk in water; veldspaten en mica s verweren tot kleimineralen. Erosie Verweringspuin wordt opgenomen en verplaatst. Door gletsjers: transport mogelijk van grote steenblokken: zwerfstenen. Door water: selectie op grootte: grind zand klei in rivieren: rolkeien: afronding in zeeën: platte stenen: afplatting door eb en vloed. Door de wind: in droge (koude) omstandigheden selectie op grootte: zand löss (leem). Afzetting Door de wind: duinen, zandwoestijnen. Alleen de wind kan silt (löss, leem) afzonderlijk afzetten! Door rivieren: puinkegels, afzetting in bolle oevers van meanders; in riviermondingen: delta s: grind zand klei. Door zeeën: vanaf de kust tot dieper in zee: grind zand klei. Afzetting gebeurt steeds in horizontale lagen, jongere op oudere, vaak met opname van fossielen. Korrelgrootte GRIND: groter dan 2 mm ZAND: 2 mm - 50 mm SILT: (löss, leem) 50 2 mm KLEI: < 2 mm In tegenstelling tot de andere deeltjes, heeft klei doorgaans een plaatvormige structuur: kleine plaatjes die door elektromagnetische krachten sterk aan elkaar kleven. 1.3.2 Gesteentevervorming Tijdens gebergtevormingen kunnen gesteenten onder zware druk komen te staan. Gesteentelagen worden vervormd, vooral geplooid. Gebergten die vooral uit dergelijk geplooide gesteenten bestaan, noemen we plooiingsgebergten. De meeste jonge gebergten in de wereld, gevolg van de continentendrift, zijn dergelijke plooiingsgebergten (Alpen, Andes, Himalaya). Onze Ardennen werden reeds tijdens de veel oudere Hercynische gebergtevorming op het einde van het Carboon geplooid. Tijdens het Secundair en het Tertiair werd dit gebergte afgevlakt tot een vrij vlak gebied, dat tijdens de Alpiene plooiing opnieuw werd opgeheven. De vlakte werd een plateau. Onder Vlaanderen zitten resten van een zeer oud gebergte uit de Caledonische plooiing. Deze afgevlakte en later overstroomde sokkel bevat nog grote reserves fossiel water dat vaak door brouwerijen wordt aangeboord. Aan de noordrand van onze Ardennen werden de horizontaal afgezette lagen uit het Secundair en Tertiair (krijt, zanden en klei) opgeheven, samen met het Ardens plateau. 7
Fig. 15 Geplooide gesteentelagen in de Ardennen (Paul Stryckers) Horizontale lagen kwamen schuin te liggen (duiken in Vlaanderen noordwaarts steeds dieper). De opheffing van de Ardennen gebeurde voldoende traag opdat de kronkelende rivieren die voordien meanderend hun weg zochten in een vlakte, hun kronkelend verloop konden behouden terwijl het land werd opgeheven. Hierdoor ontstonden de typische kronkelende valleien. Het insnijden van de rivieren in hun eigen kronkelende bedding werd nog versterkt door de koude omstandigheden van de ijstijden die volgden op de Alpine plooiing. Opeenvolgende vorst en dooi versnelt immers de hellingserosie en in de zomer konden de smeltwaterrivieren het hellingspuin ook gemakkelijk transporteren. 1.3.3 Organische gesteenten Sommige gesteenten ontstaan uit organisch materiaal: tropische bossen vormen steenkoollagen micro-organismen vormen aardolie en aardgasvelden koraalriffen vormen kalkgesteenten schelpengruis zorgt voor krijtafzettingen 1.3.4 Ontstaan van zandstenen De tertiaire zanden in de ondergrond van Vlaanderen zijn vaak ijzerhoudend (glauconiet). Door migratie van het water in de ondergrond kunnen in dit zand harde groengrijze zandstenen ontstaan: veldstenen die soms als bouwmateriaal werden gebruikt. De West-Vlaamse heuvels en de heuvels van de Vlaamse Ardennen en het Hageland worden tegen door roestbruine ijzerzandsteen. Deze ontstonden op de toppen van zandbanken voor de toenmalige kust (eind Tertiair) waar de zuurstofrijke branding de toppen van de zandbanken omwoelde en zo het ijzer oxideerde. Ook deze ijzerzandstenen werden als bouwmateriaal gebruikt, vooral bij Romaanse kerkjes (11-12 de eeuw). Later werd voor historische gebouwen meer overgeschakeld op kalksteen, ondermeer uit Doornik. 8
2 Landschapsvorming in Vlaanderen 2.1 Windafzettingen tijdens de ijstijden Op het einde van het Tertiair was het landschap vrij vlak na de terugtrekking van de laatste tertiaire zeeën. Door de sterke erosie tijdens de ijstijden werd het landschap gekenmerkt door diep uitgesneden valleien waarbij vooral de heuvels in het zuiden boven het landschap uitstaken. In de Ieperse klei werden ondiepe afwateringsgeulen en diepe riviervalleien uitgesleten. Op het einde van de ijstijden werd dit sterk geërodeerd landschap toegedekt met dekzand, zandleen en leem aangevoerd door koude noordenwinden. Fig. 16 Windafzettingen tijdens de ijstijden. Fig. 17 Mentale kaart die de posities van de verschillende afzettingen in Vlaanderen woont Fig. 18 Stuifzanden in de Kempen (Paul Stryckers) 9
2.2 Duinenvorming Dit onderwerp komt aan bod in hoofdstuk 15 Zee en kust. Fig. 19 Evolutie van het duin onder invloed van de wind. (Paul Stryckers) 2.3 Opgevulde valleien in de Vlaamse Vlakte Sinds de laatste ijstijd kregen de huidige rivierdalen hun definitieve vorm: eerst een alluviale opvulling, later opnieuw wat ingesneden. Alluviaal betekent: door een rivier afgezet. Fig. 20 Doorsnede doorheen de vallei van de Leie ter hoogte van Kortrijk Vandaag zijn de belangrijkste reliëfvormende elementen: bodemerosie op de hellingen met erosiegeulen, modderstromen, bodemglijding. Meer informatie in hoofdstuk 14 Zoet water. 10
2.4 Reliëfinversie in de polders Fig. 21 Schema reliëfinversie in polders Polderlandschap: lagere komgebieden: ingeklonken veen, soms ontveend; weilanden (kleirijke gronden) hogere kreekruggen: zandiger akkers. 3 Bodems in Vlaanderen 3.1 Bodemsoorten, bodemkenmerken en bodemprofielen De bodem is de losse bovenlaag waarin de planten wortelen. In Vlaanderen onderscheiden we hoofdzakelijk vier bodemsoorten: kleibodems: aan de kust en bij de rivieren zand zandleem leembodems van N naar Z: windwerking uit ijstijden bijkomend in Kempen: grindbodems door rivierafzettingen (Maas) Fig. 22 Samenstelling van de bodem (schematisch) Kenmerken van een bodem: Grondsoort Vochtigheid: hangwaterzone capillaire zone grondwaterzone Structuur: korrelstructuur kruimelstructuur Bodemprofiel: het insijpelend water verplaatst bodemdeeltjes waardoor een gelaagde structuur ontstaat: bodemhorizonten. En op kleigronden? Door de weinige waterdoorlatendheid van kleibodems heb je nauwelijks of geen profielvorming. 11
Fig. 23 Bodemprofielen. MAAR: reeds bij een zeer klein gehalte aan klei wordt een bodem weinig doorlatend en reageert als een echte kleibodem. Fig. 24 Textuurdiagram 3.2 De bodemkaart In België werd na de Tweede Wereldoorlog gestart met het opmaken van gedetailleerde bodemkaarten. Nu staan die alle op internet. Ze zijn te raadplegen via het geoloket dat beheerd wordt door het Agentschap Geografische Informatie Vlaanderen (AGIV). Eerst krijg je een overzicht van het Vlaamse Gewest, met een opdeling in gemeenten. Door te klikken kun je de schaal stelselmatig vergroten. Vanaf een bepaald niveau kun je de onderliggende topografische kaart mee opvragen. Je kunt dan een concreet terrein opzoeken en de bodemgesteldheid ervan nagaan. Dit doe je door de kleuren van de kaart te vergelijken met de legende. Dit is een zeer interessant hulpmiddel voor het maken van een terreinstudie! 12
Vragen Wat is het verschil tussen klimaat en weer? Wat zijn de belangrijkste kenmerken van het klimaat in Vlaanderen? Wat zijn de mogelijke gevolgen van klimaatverandering in onze streken? Hoe modelleren temperatuur, wind en neerslag het aardoppervlak? Onder welke invloeden zijn de reliëfvormen in Vlaanderen ontstaan? Wat zijn de bestanddelen van een bodem? Kernbegrippen Afzetting Alluviaal Bodem Bodemkaart Bodemprofiel Erosie Klimaat Klimaatverandering Reliëfinversie Tektoniek Verwering Weer Windafzetting 13