Abiotisch milieu: reliëf, bodem en waterhuishouding.
Het huidige Twekkelo maakte in het verleden deel uit van de Twekkeler marke (oorspronkelijk zo'n 1070 ha. groot). Het beeld wordt bepaald door grillige perceelsgrenzen, afgebakend door grote eiken, houtwallen en/of bosjes, slingerende wegen en boerderijen. Alle boerderijen liggen in een aaneengesloten escomplex bestaande uit de Twekkeler esch, de Groote esch en de Lutje (kleine) esch. Deze essen zijn het resultaat van een verandering die zich zo'n 1000 jaar geleden voordeed. Men schakelde over van vee dat in het bos werd gehouden naar plaggenlandbouw. Daarbij werden bomen gekapt en de schrale zandgrond werd verbeterd door plaggen en mest uit de potstallen op te brengen. Dat zorgde na ca. 700 in de loop van honderden jaren voor de typerende bolle ligging.
Reliëf, bodemgesteldheid en waterhuishouding zijn eigenschappen van het niet-levende (abiotische) milieu, die grote invloed hebben op het biotisch milieu. Variatie in hoogte, voedselrijkdom en vochttoestand van de bodem bepalen in hoge mate de aanwezigheid van bepaalde plant- en diersoorten. Verschillen in reliëf veroorzaken vaak gradiënten in de bodem van nat en voedselrijk (in de laagte) naar droog en voedselarm (op hoger gelegen delen). Deze gradiënten kunnen ecologisch interessant zijn, omdat er een grote variatie aan plantensoorten, elk met eigen eisen aan het abiotische milieu, achter of naast elkaar groeit.
Het macroreliëf in het gebied waar Twekkelo ligt valt onder te verdelen in dekzandruggen (hier liggen de grote essen op), dalvormige laagten (langs de beken) en vlaktes of welvingen (de overige gebieden). De verschillen in microreliëf die in Twekkelo betreffen vooral de randen langs de essen, beekdalen, houtwallen en langs eenmansesjes. Hoogteverschillen binnen een weiland of bos veroorzaken in de lagere gedeelten natte plekken, tenzij liet perceel gedraineerd is.
Natte plekken kunnen ook ontstaan door het zeer ondiep voorkomen van keileem. Keileem is slecht doorlatend, waardoor het infiltrerend regenwater stagneert. In het oosten van Twekkelo ligt de keileem matig diep (40-120 cm.) en hier kan de grondwaterstand in winter en voorjaar hoog zijn. Hier ontspringen de Schoolbeek en de Strootbeek.In andere gebieden ligt de keileem veel dieper onder de oppervlakte en kan het regenwater infiltreren. Door deze verschillen in bodemgesteldheid kunnen op korte afstand van elkaar lage en hogere grondwaterstanden voorkomen, waardoor er gradiënsituaties ontstaan en kwel optreedt.
Deze periodiek optredende plassen trekken vochtminnende planten en dieren aan. Natte graslanden worden meestal niet intensief beweid en doen vaak dienst als hooiland. Bijzondere levensgemeenschappen kunnen extra profiteren van dit extensief gebruik. In Twekkelo zijn nog betrekkelijk veel periodiek onderlopende graslanden en bosjes te vinden.
De bodem rondom Enschede bestaat voornamelijk uit zand. Deze zandgronden zijn onderverdeeld in eerdgronden en podzolgronden. Van de eerdgronden komen in Twekkelo enkeerd- en beekeerdgronden voor. De hoge zwarte enkeerdgronden liggen meestal op dekzandruggen en zijn scherp begrensd (essen). Ze hebben een dikke cultuurlaag dankzij
eeuwenlange ophoging met heideplaggen en mest. Beekeerdgronden vinden we langs de beken, tussen hoger gelegen podzol- en enkeerdgronden en bestaan uit (lemig) fijn zand met een humuslaag van 15-25 cm.
De podzolgronden zijn voor het grootste deel veldpodzolgronden. Deze nemen een groot oppervlak in beslag, vooral in de jonge ontginningen, bossen en heidevelden. Ze bestaan uit leemarm en zwak leemhoudend fijn en matig fijn zand. De humuslaag is gering. Op oude bouwlanden komen tenslotte laarpodzolgronden voor. Dit zijn oude ontginningen, die op kleine dekzandruggen buiten de grote essen liggen (eenmansesjes). De humushoudende bovenlaag (30-50 cm) is grotendeels ontstaan door ophoging met plaggenmest.
Van oost naar west lopen door Twekkelo drie beken: de Schoolbeek, de Makkenbroekerbeek en de Strootbeek (later Elsbeek genoemd). De hoge stuwwal aan de oostkant van Enschede zorgt ervoor dat alle beken westwaarts afwateren op de Regge. Twee kleine plassen, de bergingsvijver naast de Wilgenkamp en de poel in het bos langs de Haimersweg maken deel uit van het hydrologisch systeem.
De regulatiegraad van de Twekkelose beken laat hier en daar nog te wensen over. De Makkenbroekerbeek is het meest gereguleerd en langs grote stukken zelfs beschoeid. De Schoolbeek en de Strootbeek slingeren zich op een meer natuurlijke wijze door het landschap.
Sommige beektrajecten, met name de Makkenbroekerbeek en het Hengelose gedeelte van de Schoolbeek, zijn uitzonderlijk helder en herbergen grote aantallen stekelbaarsjes en zelfs voorntjes. Dit is vooral het geval wanneer de beek door bos of extensief beheerd grasland stroomt. Langs maisvelden of sterk bemeste weilanden keldert de waterkwaliteit snel. Opvallend is dat de beken zich snel herstellen als zij hierna weer door een minder geëutrofieerde omgeving stromen. Dit geeft aan dat de beken ecologisch zeer kansrijk zijn. De Twekkelose beken ontspringen allemaal binnen de gemeentegrens van Enschede en verdienen daarom prioriteit op regionaal niveau (Zandvoort, 1989).