Einleitung

Die Analyse von organischen Materialien im Boden kann über viele Vorgänge und Gegebenheiten in der jüngeren Vergangenheit Auskunft geben. Primäre Forschungsrichtung der sog. Paläobotanik (oder auch Paläo-Ethnobotanik) ist die archäologische Interpretation der Lebensweisen früherer Menschen. Einerseits kann bestimmt werden welche Pflanzen in der Region des entnommenen Bodenprofils zu seiner Entstehungszeit natürlich verbreitet waren, andererseits kann man sich ein Bild der Pflanzennutzung vergangener Zivilisationen machen. Die Methoden welche wir im Labor kennen gelernt haben sind die Pollen- und Makrorestanalyse.

Aus den Pollen verschiedener Bodenhorizonte kann man Verbreitungsmuster einzelner Arten im Zeitverlauf ermitteln, die dann später in Pollendiagrammen und Vegetationskarten dargestellt werden. Das Problem dabei ist dass das Ergebnis durch Pollenflug stark verändert werden kann, und dass zur Auszählung der Pollen aus einer Probe vorher eine aufwendige Behandlung des Bodenmaterials nötig ist. Die Aufbereitung der Bodenprobe zur Pollenanalyse und deren Methodik selbst wird im ersten Teil des Protokolls behandelt. Makroreste werden selten weit transportiert und lassen deshalb genauere Schlüsse im Bezug auf das tatsächliche Untersuchungsgebiet zu. Außerdem können Großreste, sofern die Möglichkeit besteht genaue, sehr feine Schnitte zu machen, ohne weitere Schritte unter dem Mikroskop oder Binokular betrachtet werden. Methodik und Nutzen der Makrorestanalyse werden in Teil zwei genauer beschrieben.

1.1. Aufbereitung von Bodenmaterial zur Pollenanalyse (Methode nach Erdtmann)

Im Bodenmaterial welches man aus dem Bohrkern entnimmt sind noch einige organische und mineralische Bestandteile die vor der Auszählung der Pollen entfernt werden müssen um das Erkennen der Pollen zu vereinfachen und damit Verfälschungen des Ergebnisses zu vermeiden. Es müssen vor der Betrachtung der Probe also einige Arbeitsschritte durchgeführt werden. Jede Probe umfasst 1cm³; die einzelnen, insgesamt 16 Proben, werden in gleichen Abständen zueinander aus dem Bodenkern gestochen, jede mit einer eigenen Nummer versehen die ihre Zugehörigkeit zu den einzelnen Horizonten festhält. Durch Zugabe von Salzsäure entfernt man den Kalk aus dem Material. Dazu werden zunächst 25ml HCl zur Probe gegeben, nachdem die Reaktion ausgeklungen ist wird Säure zugeführt

bis keine Reaktion mehr zu erkennen ist. Bei Hochmoortorfen, wie in unserem Fall, ist dieser Schritt nicht nötig.

Für Torfe, und Böden die keine reinen Seesedimente darstellen, ist die Behandlung mit Natronlauge nötig. Diese entfernt Huminsäuren, welche in Seesedimenten nicht enthalten sind. Nachdem 25ml der 10%igen Natronlauge dem Bodenmaterial hinzugefügt wurden, muss dieses Gemisch 10 Minuten aufgekocht werden. Um Spritzen beim Kochen zu verhindern bastelt man sich für das Kochgefäß (Glaskolben) einen Deckel aus Alufolie. Nach dem Kochen nimmt man die Gläser von der Herdplatte und lässt sie abkühlen. Um große Reste zu entfernen gießt man die Probe durch ein Sieb in einen großen Glasbecher. Die Makroreste aus dem Sieb vermischt man mit Wasser bzw. einem Wasser-Glycerin-Gemisch wenn längere Lagerung nötig ist. Sie sind somit für eine Großrestanalyse zu gebrauchen. Das gekochte Gemisch aus dem Glasbecher wird nun in Zentrifugenbecher umgefüllt, diese dann alle gleichmäßig mit Wasser aufgefüllt. Man wäscht die Proben jetzt indem man sie bei 3000 Umdrehungen pro Minute 10 Minuten lang zentrifugiert. Das Wasser wird dann abgeschüttet (abdekantieren) so dass die Probe im Behälter bleibt, jetzt jedoch fast ohne Wasseranteil. Dieser Vorgang wird ein zweites Mal wiederholt, also die Probe mit Wasser vermischt, zentrifugiert, und dann abdekantiert. Nach zweimaligem Waschen gibt man die Proben nun in Glasbehälter.

Der folgende Schritt wird auch oft erst zum Schluss der Aufbereitung durchgeführt, bei hohem mineralischen Anteil der Probe jedoch schon nach Zugabe von HCl und NaOH da sonst die folgenden Arbeitsschritte negativ beeinflusst werden könnten. Es wird nun der mineralische Bestandteil des Bodens entfernt, und das geschieht unter Zugabe von Flusssäure. Unter maximal laufendem Abzug werden nun 50 ml der Säure in große Plastikbecher gegeben, die Probe dann mit einem Plastikstab verrührt. Das Auflösen der mineralischen Anteile nimmt etwas Zeit in Anspruch, deshalb muss man die Proben 24 Stunden ruhen lassen, immer unter dem laufenden Abzug. Nach ca. 48 Stunden werden auch die Pollen von der Flusssäure angegriffen und evtl. beschädigt, diese Zeitdauer darf also nicht überschritten werden. Wenn nötig wird nun noch etwas Säure zugegeben bis sich alles gelöst hat, dann wird die Probe erneut zentrifugiert und abdekantiert.

Nun muss nach Kalk, Humussäure und silikatischem Material auch noch organisches aus der Probe entfernt werden. Um Cellulose aufzulösen verwenden wir die sog. Acetolyse. Da hier Schwefelsäure verwendet wird muss die Probe frei von Wasser sein weil sich Schwefelsäure nicht mit Wasser verträgt. Dies geschieht mit Eisessig welcher der Probe zugegeben wird um ihr das restliche Wasser zu entziehen. Das Eisessig-Boden-Gemisch wird umgerührt und 30

Minuten stehen gelassen. Die Proben nun nicht mehr mit Wasser waschen, sondern nur noch zentrifugieren und abschütten. Nun sind die Proben bereit für die Zugabe des Acetolyse-Gemisches. Dies ist eine Mischung aus Essigsäureanhydrit (C4H6O3) und 97%iger Schwefelsäure (H2SO4). Die Behälter werden etwa bis zur Hälfte mit der Acetolyse-Mischung gefüllt und alles mit sauberen und trockenen Glasstäben verrührt. Nun heizt man das Wasserbad auf 100°C und bringt es zum kochen, die Proben werden nun in einem Gestell ins kochende Wasser gegeben und zwischendurch immer wieder mit einem Glasstab umgerührt. Die Behälter sollten weit voneinander entfernt stehen da bei starker Verunreinigung der Probe die Schwefelsäure zum Überschäumen oder Zerspringen der Gläser führen kann. Leere Gläser die um die Probenbehälter verteilt aufgestellt werden, können als Auffangbecken für evtl. überlaufende Lösung dienen. Man kocht nun die Proben ca. 10 Minuten bei 100°C, danach wird das Wasserbad ausgeschaltet und die Proben noch mal gut umgerührt. Wenn die Behälter kalt geworden sind füllt man sie mit Eisessig auf um sie anschließend zu zentrifugieren. Man darf für das Waschen zunächst kein Wasser mehr verwenden weil es sonst in Verbindung mit der Schwefelsäure der Acetolyse-Mischung zu einer heftigen Reaktion kommt. Hat man den Eisessig und die Säure abdekantiert, wäscht man die Probe nun zweimal mit Wasser. Um nun noch die letzten Verunreinigungen zu zerstören wird eine Ultraschallbehandlung verwendet.

Wir haben dafür spezielle Glaszylinder verwendet die oben und unten offen sind, die Unterseite mit einem sehr feinmaschigem Netz (Mikronetz) verschlossen. Dieser Zylinder wird nun in das Wasserbecken des Ultraschallgeräts so hinein gestellt, dass nur der unterste Bereich ins Wasser eintaucht. Man öffnet den Wasserabfluss und lässt von oben Wasser nachfließen so dass ein ausgeglichener Zu- und Abfluss gegeben ist, und sich somit ein gleichmäßiger Wasserpegel im Ultraschallbad einstellt. Stellt man nun den Ultraschall an (Gehörschutz verwenden) und gießt die Probe in den Zylinder werden letzte Verunreinigungen zerkleinert und diffundieren durch das Mikronetz, vom stetigen Wasserstrom des Abflusses werden sie dann abtransportiert. Um möglichst allen Schmutz auszuwaschen wird mit Wasser öfter nachgespült, der gesamte Vorgang sollte je Probenglas jedoch nicht länger als 5 Minuten dauern. Danach wäscht man mit möglichst wenig Wasser das übrige Material aus dem Zylinder in die endgültigen Probengläser, auch das Mikronetz wird entfernt und die hängen gebliebenen Pollen mit Wasser in das Behältnis überführt. Die 16 Proben lässt man über Nacht sedimentieren um am nächsten Tag das überschüssige Wasser absaugen zu können. Dies geschieht mit einer Pipette, wobei für jede Probe eine eigene