nyckelbegrepp
jorderosion
ekologi
Geologi

introduktion
kanske försöker du spara vatten. Kanske du redan minska, återanvända och återvinna. Har du någonsin funderat på att bevara jorden? Kanske har du inte, men jorderosion—att bära bort jorden med vatten, vind och andra naturkrafter—kan vara ett stort ekologiskt problem. Produktiva jordbruksmarker kan försvinna när näringsrika matjord i åkrar tvättar bort när kraftiga regn träffar dem. Vattenvägar kan sedan förorenas när bekämpningsmedel och gödningsmedel tvättas i dem. Även människoliv och egendom äventyras när jorderosion orsakar lera – och jordskred. Den ekonomiska kostnaden för jorderosion beräknas vara flera miljarder dollar varje år för USA ensam. Detta är ett allvarligt problem; kan du hjälpa till att lösa det? Gör den här aktiviteten och lär dig hur du hjälper till att rädda jorden med inget annat än några växter!

Bakgrund
jorderosion orsakas delvis av regnavrinning som tvättar bort jorden. ”Avrinning” avser vattnet som rinner över jordens yta. Det uppstår när jorden är mättad eller inte kan absorbera mer vatten.

ett sätt att hjälpa till att bekämpa jorderosion använder växter, som har omfattande rotsystem som kan hjälpa till att ”ta tag i” jorden och hålla den klumpad ihop. Du kanske har sett detta när du drog en växt som ett ogräs eller en grönsak ur marken och en jordklump höll fast vid sina rötter. Växter hjälper också till att absorbera lite av vattnet i jorden. Dessa effekter gör det svårare för vatten att tvätta bort jorden. Växter hjälper också till att minska erosion på andra sätt, till exempel att bryta vinden som kan blåsa torr matjord bort.

nu när du vet mer om jorderosion, låt oss se hur regn bidrar till vattenerosion.

Material

• sax eller vass kniv (har en vuxen hjälp när du använder dessa redskap.)
• ren, tom en gallon behållare med lock (t.ex. en plast mjölkkanna)
• vatten
• två aluminium bröd kastruller (Alternativt kan du använda två robusta skokartonger som är liknande i storlek. Se till att de är minst sju centimeter djupa.)
• Smuts (krukväxt fungerar bra)
• två aluminium -, nio-till-13-tums kakpannor (Alternativt kan du använda grunda plastbehållare som är cirka tre centimeter djupa och tillräckligt breda för att kortsidan av brödpannorna eller skokartongerna ska vila i behållarna.)
• 12 till 14 plastgafflar
• två block, grunda plastbehållare eller andra föremål som kan användas för att stötta upp en kant av en brödpanna till en höjd av ungefär tre till fem centimeter (se till att båda föremålen har samma höjd och att dessa föremål kan bli våta. Undvik att använda de som inte ska bli våta, till exempel böcker.)
• Utomhus testområde med en plan, jämn yta där det är lätt att rengöra spillt vatten och jord (du kommer sannolikt att spilla vatten och jord i denna aktivitet. Var noga med att skydda din yta eller använd en yta som inte förstörs om den blir våt och smutsig.
• små trädgårdsskötsel spade, tårta server eller spatel (tillval)

förberedelse

• be en vuxen att använda saxen eller kniven för att sticka ett hål precis ovanför handtaget på en gallonbehållaren. Detta hål tillåter luft att komma in i vattenburken när vätska häller ut. Det kan vara ganska stort, en halv till en centimeter fungerar bra. Om du har en vattenkanna med en regnspira som häller i många små regnliknande strömmar kan du hoppa över dessa steg och använda vattenkanna för att simulera regn.)
• be en vuxen att sticka hål i toppen av burken på motsatt sida av handtaget för att ”regnet” (vatten) ska komma ut. Tre rader med fem hål fungerar bra. Dessa hål måste vara lite mindre, ungefär en diameter på två millimeter fungerar bra. Oroa dig inte om hålen inte är exakt lika stora eller inte är ordentligt organiserade i rader. Du kan testa hur det simulerar regn och göra justeringar om det behövs. Tror du att antalet och / eller storleken på hålen kommer att ändra vilken typ av regn Du kommer att skapa?
• för att testa din vattenkanna, fyll den halvvägs med vatten och stäng behållaren. Över ett handfat eller i ett utomhusområde som kan bli vått, luta burken så att vatten häller från de mindre hålen. Efterliknar det regn väl? Spela runt med vinkeln där du lutar behållaren. Om vatten rinner ner på behållarens sida, luta det mer. Om regnet kommer ut ur det stora hålet såväl som de små, lutade du behållaren för långt. Vilken typ av regn får du: kraftigt regn, stadigt regn, regnregn? Gör justeringar i hålen om det behövs. Målet är att efterlikna ett stadigt, kraftigt regn.
• fyll de två brödpannorna med jord. Medan du gör det, bryta upp eventuella klumpar av jord som finns. Lämna lite utrymme på toppen så att jorden så avrinning inte rinner över kanterna. Jordskiktet ska vara minst sex centimeter djupt.
• helst skulle du odla växter i en panna. Det tar tid! För att slutföra projektet snabbare använder du plastgafflar för att simulera växter. Gafflarna och det böjda området på gafflarna simulerar rotsystemet.
• ”Plantera” gafflar i en låda. Fördela gafflarna runt så att området är jämnt täckt. Plantera gafflarna djupt i jorden så att de böjda områdena på gafflarna med pinnarna (spetsiga delar) ligger i jorden och bara handtagen sticker ut. Ta nu bort den övre halvan av en kort sida av varje brödpanna. För att göra det, använd en liten trädgårdsskovel, kakaserver, spatel eller dina händer för att göra två vertikala snitt på ena kortsidan av en brödpanna där den möter de längre sidorna, vik sedan ner eller ta bort drygt hälften av den korta sidan för att exponera jorden. Detta gör att jord kan rinna ut ur brödpannan när du gör ditt erosionstest. Upprepa detta steg med den andra brödpannan.
• placera ett block (eller föremål som kan bli vått) med en höjd av tre till fem centimeter bredvid en tom kakpanna på din plana arbetsyta. (Kakan pan kommer att samla erroded jord.)
• placera den” skurna änden ” av en brödpanna i kakan och tryck tillbaka blocket tills den andra änden av brödpannan vilar på blocket. Jordens yta kommer att ligga i en vinkel. Detta gör att du kan efterlikna en liten sluttning som sluttningen av en kulle. Förväntar du dig att avrinning är ett större problem på sluttningar jämfört med plana ytor?
• upprepa föregående steg med den andra kakpannan, blocket och brödpannan så att du har två identiska Inställningar: en där jorden innehåller gafflar (ersättningsväxter) och en annan med bar jord. Lämna lite utrymme mellan inställningarna så att spillt vatten och jord från en inställning inte stör den andra.

procedur

• fyll din vattenbehållare tre fjärdedelar full av vatten.
• Använd din vattenbehållare för att simulera regn över en brödpanna eller skokartong. Håll vattenbehållaren tillräckligt hög så att regn faller på hela brödpannans bredd på en gång. Om du inte kan täcka hela brödpannans längd på en gång, koncentrera dig dock på dess övre del. Var beredd-vatten kommer att gå till sidorna av pannan och jorden kan stänka ut ur pannan, varför du behövde skydda din arbetsyta. Gör observationer när regn kommer ner på jorden. Vad händer först? Ser du förändringar i markytan? Ser du splats av jord? Sker avrinning (vatten som strömmar över markytan) omedelbart? Ser du en plötslig förändring efter en liten stund? Varför tror du att denna förändring skulle ske? Vattna denna jord tills vattenbehållaren är tom.
• fyll din vattenburk tre fjärdedelar full igen och använd den för att simulera regn på ett smiliärt sätt över den andra brödpannan eller skokartongen. Se till att du fyller vattenbehållaren till en liknande nivå, lutar behållaren på ett liknande sätt och håller den i samma höjd. Varför tror du att detta är viktigt? Skulle ändra dessa variabler avsevärt simulera regn med en annan intensitet? Tror du att regnintensiteten påverkar typen och mängden erosionsskador det orsakar?
• vattna den andra brödpannan eller skokartongen tills behållaren är tom. Vad observerar du den här gången? Ser du några skillnader mellan de två experimenten?
• beroende på typ av jord och storlek på dina brödpannor eller skokartonger kanske du inte ser betydande erosion efter den första regnskur. Om så är fallet fyller du din vattenburk halvvägs och simulerar en annan regn på dina brödpannor eller skokartonger, en i taget. Om det behövs, upprepa tills du observerar betydande erosion som händer i minst en brödpanna eller skokartong. Händer erosion efter samma mängd regn för båda inställningarna?
• för att se mängden eroderad jord i din kakpanna, luta kakpannorna något (en i taget) för att tömma vattnet. En del jord som är upphängd i vattnet kommer att rinna ut med det, men majoriteten av den eroderade jorden kommer att sätta sig till botten och stanna i pannan.
• jämför mängden eroderad jord som samlats in för båda experimenten. Hittar du mer, mindre eller lika stora mängder eroderad jord?
• hur tror du att gafflar liknar små växter? Hur tror du att de är olika? Tror du att ha små växter i brödpannan eller skokartongen skulle ha hjälpt till att minska erosionen ytterligare?
• hur tror du att verkliga situationer kan likna eller skilja sig från ditt test?
• Extra: prova detta experiment med olika jordtyper. Är vissa mer mottagliga för erosion än andra?
• Extra: odla rädisgroddar eller andra snabbväxande växter i en brödpanna. Gör om testet, jämför nu bar jord med jord täckt med groddar. Var noga med att använda en brödpanna för detta, en kartongskokartong mjuknar när den fylls med fuktig jord under en längre tid. Skulle växtspiror som används i detta test vara ett bra ersättare för växter eller träd i full storlek i verkliga situationer? Vilken förväntar du dig att hålla jorden bäst, gafflar, groddar eller fullvuxna växter?
• Extra: slå upp mer information om de olika typerna av vattenerosion. Sheet, rill, gully och splash är några exempel. Vilken typ av erosion observerar du under ditt experiment?
• Extra: nästa gång du går på en naturvandring, titta runt. Kan du hitta tecken på vatten eller vinderosion? Tips: Försök titta på branta sluttningar och / eller bäckar eller bäckar. Varför tror du att dessa områden skulle vara benägna att erosion?

observationer och resultat
hittade du mer jord tvättades bort från brödpannan eller skokartongen fylld med bar jord? Ursprungligen kanske du har sett att effekterna av tunga regndroppar som faller på jorden får bitar att bryta sig bort och lämnar små dopp. Kanske såg du att jorden stänkte bort som ett resultat.

i början kunde jorden förmodligen absorbera det mesta av regnet. Det fungerar som en svamp och håller vattnet. Med en långvarig regnskur kan jorden dock inte alltid absorbera vattnet tillräckligt snabbt och du observerade sannolikt överskott av vatten som började strömma ovanpå jorden. Förr eller senare borde du ha observerat överskott av vatten som strömmar ner, eftersom jorden blir mättad och inte kunde absorbera mer vatten.

vattnet som strömmar ovanpå jorden kallas avrinning. När den flyter bär den lös jord med den. Mängden jord som transporteras beror på hastigheten och volymen på det strömmande vattnet samt typen av jord och dess lutning. Även om gafflar inte kan hålla fast vid jord såväl som växter, hjälper de att hålla den ihop och avvärja större jordlager som glider ner. Som ett resultat samlade du förmodligen mer eroderad jord från regn som faller på den nakna jorden.

Cleanup
du kan återanvända jorden från denna aktivitet för att plantera Krukväxter, starta plantor eller (med tillstånd) lägga till växternas jord utanför. Jorden kan vara för mättad att använda direkt; om så är fallet, försök att låta den torka ut en dag eller mer innan du återanvänder den. Glöm inte att återvinna din hemgjorda vattenkanna om den kan återvinnas där du bor—eller fortsätt använda den för att vattna dina egna växter!

mer att utforska
kan växter stoppa jorderosion? från Science Buddies
vattenerosion, från växt & Soil Sciences eLibrary
Soil Science: hur fuktig är det lera? från Scientific American

den här aktiviteten kom till dig i samarbete med Science Buddies