Zyklus 2, Zyklus 3, Sekundarstufe II
Kompetenzen:
NMG 2: Tiere, Pflanzen und Lebensräume erkunden und erhalten
2.1.b. können Lebewesen ihren typischen Lebensräumen zuordnen (z.B. Wiese: Wildkräuter, Gräser, Insekten, Regenwurm, Käfer).
2.1.c. können nahegelegene Lebensräume und deren Lebewesen erkunden (z.B. mit Massstab, Feldstecher, Lupe, Bestimmungsbuch) und ihre Forschungsresultate protokollieren sowie das Zusammenleben beschreiben.
2.1.d. können erklären, welche Tiere oder Pflanzen voneinander abhängig sind und Vermutungen über Wechselwirkungen zwischen Lebewesen anstellen (z.B. Weiher: Amphibien, Reiher, Süsswasserfische, Mücken; Nahrungsketten).
NMG 8: Menschen nutzen Räume - sich orientieren und mitgestalten
8.2. Die Schülerinnen und Schüler können die unterschiedliche Nutzung von Räumen durch Menschen erschliessen, vergleichen und einschätzen und über Beziehungen von Menschen zu Räumen nachdenken.
NT 1: Wesen und Bedeutung von Naturwissenschaften und Technik verstehen
1.1. Die Schülerinnen und Schüler können Wege zur Gewinnung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse beschreiben und deren kulturelle Bedeutung reflektieren.
NT 9: Ökosysteme erkunden
9.1. Die Schülerinnen und Schüler können aquatische Ökosysteme untersuchen und beurteilen.
9.1.a. können mit geeigneten Instrumenten Daten über abiotische (z.B. Strömungsgeschwindigkeit, Wassertemperatur) und biotische Faktoren (z.B. Leitorganismen für Wassergüte wie Eintagsfliegenlarven) zu aquatischen Ökosystemen sammeln, ordnen und auswerten. Aquatisches Ökosystem, abiotische und biotische Faktoren.
9.3. Die Schülerinnen und Schüler können Einflüsse des Menschen auf regionale Ökosysteme erkennen und einschätzen.
Die Schülerinnen und Schüler machen sich Gedanken über Wasserqualität und die Faktoren, die diese bestimmen. Sie lernen vier Methoden unterschiedlicher Komplexität kennen um die Wasserqualität abzuschätzen und lernen diese zu vergleichen. Anhand der Methode Bioindikation bewerten die Schülerinnen und Schüler einen Bachabschnitt. Dazu lernen sie 18 typische Bachbewohner und deren Lebensraum kennen und können diese mittels einer Bestimmungshilfe in Form eines Faltbuchs bestimmen. Basierend auf der Lebensgemeinschaft schätzen sie dann die Wasserqualität ab. Die Resultate werden zum Vergleich in die GLOBE-Datenbank hochgeladen.
Viele Bäche in der dicht besiedelten Schweiz unterliegen einer mehr oder weniger intensiven menschlichen Nutzung. Dabei beeinflussen verschiedenste Parameter die Wasserqualität und damit die Artenvielfalt und die ökologische Bedeutung der Bäche. Die Belastungen für Tiere und Pflanzen können in natürliche und anthropogene Faktoren unterteilt werden.
Natürliche Faktoren beinhalten geographische (z.B. Höhenlage, Klima, Gefälle), geologische (z.B. chemische und mechanische Beschaffenheit des Untergrunds im Einzugsgebiet) und biologische Faktoren (z.B. Räuber-Beute-Beziehungen, Parasitismus).
Anthropogene Faktoren können stofflich (z.B. organische Stoffe aus Abwasser, Nährstoffe aus Abwasser und Landwirtschaft, Schwermetalle, Salze, Pestizide) oder nicht stofflich (z.B. Abwärme von Kraftwerken, Wasserentnahme oder Baumassnahmen wie Begradigung oder Stauung) sein.
Eine besondere Belastung der Fliessgewässer entsteht durch den Abbau von organischem Material durch Bakterien. Dieser Vorgang verbraucht Sauerstoff und produziert unter anderem Kohlenstoffdioxid und macht Nährstoffe für andere Lebewesen verfügbar. Bei hohen Einträgen von leicht abbaubaren organischen Verbindungen kann der Sauerstoffgehalt des Wassers deshalb so stark absinken, so dass viele Lebewesen absterben. Der betroffene Bachabschnitt ist damit unbewohnbar.
Weitere Informationen können dem Kapitel 4 der BAFU-Publikation "Zustand der Schweizer Fliessgewässer" entnommen werden (siehe Downloadbereich).
Der Zustand eines Bachs kann auf verschiedenste Arten evaluiert werden. Dazu gehören chemische, physikalische oder hydrologische Kennwerte wie der Nährstoffgehalt, der Sauerstoffgehalt, der pH, die Beschaffenheit des Untergrunds oder die Fliessgeschwindigkeit des Wassers. Eine solche Charakterisierung ist sehr genau, kann aber sehr zeit- und arbeitsintensiv sein. Die Bioindikation bietet eine Möglichkeit, die Wasserqualität auf einfachere Art zu beurteilen.
Jeder Bach ist mit einer Vielzahl von Tieren besiedelt, welche auf einen bestimmten Gewässerzustand angewiesen sind. Steinfliegenlarven benötigen beispielsweise sehr sauberes Wasser und sind empfindlich gegenüber Verschmutzungen. Ein Schlammröhrenwurm hingegen lebt in sehr nährstoffreichem (eutrophiertem) Wasser und kann daher als Indikator für verschmutztes Wasser dienen. Durch die Evaluation der Lebensgemeinschaft eines Baches können daher Rückschlüsse über die Wasserqualität gezogen werden. Dabei werden sowohl die Anzahl Tiere als auch deren bevorzugte Wasserqualität betrachtet. Durch eine Gewichtung der Indikatorarten wird ein Saprobien-Index berechnet, welcher Aufschluss über die Gewässergüte gibt. Hierbei werden fünf Klassen unterschieden, welche das Wasser in Kategorien von "sauber und unverschmutzt" bis zu "verschmutzt und stark belastet" einteilen. Eine genaue Erklärung kann im "Auswertungsformular Bioindikation" nachgelesen werden
Weitere Informationen können dem Kapitel 3 der BAFU-Publikation "Zustand der Schweizer Fliessgewässer" entnommen werden.
Güteklasse I
Reines, meist sauerstoffgesättigtes und nährstoffarmes Wasser.
Bewohnt von Algen, Moosen, Strudelwürmern und Insektenlarven wie Eintagesfliegen oder Lidmücken
Güteklasse II
Geringe anorganische Nährstoffzufuhr und kaum Sauerstoffzehrung.
Grosse Artenvielfalt durch Algen, Muscheln, Insektenlarven wie Köcherfliegen oder Libellen.
Güteklasse III
Mässige Verunreinigung und noch gute Sauerstoffversorgung.
Grosse Artenvielfalt von Algen, diversen Wasserpflanzen, Flusskrebsen und vielen Fischen.
Güteklasse IV
Abschnitte mit viel organischem Material und deutlicher Sauerstoffzehrung. Fischsterben sind vereinzelt möglich.
Starker Rückgang der Artenvielfalt, einige Arten beginnen zu dominieren. Fadenförmige Algen, Kriebelmückenlarven, Wasserasseln.
Güteklasse V
Starke organische Verschmutzung und starke Sauerstoffzehrung. Abwasserbakterien bilden Kolonien, Fischsterben periodisch möglich.
Nur wenige, gegen Sauerstoffmangel unempfindliche Tiere wie Egel und Schlammröhrenwürmer.
Weitere Informationen können dem Kapitel 5 des Berichts der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg entnommen werden.
Dieses Kapitel eignet sich sowohl als Einstieg in das Thema Bachlebewesen, als auch als Vertiefung in (Gewässer-)Ökologie. Das Herstellen des Faltbuchs ermöglicht Verknüpfungen mit dem Realien- und Gestaltungsunterricht der Mittelstufe
Das selbst hergestellte Faltbuch ermöglicht es, die typischen Bachbewohner zu bestimmen. Dabei sind sie bereits nach Güteklassen eingeteilt, was erste Rückschlüsse auf die Wasserqualität ermöglicht. Die Auswahl der 18 Bachtiere beinhaltet Weichtiere, Würmer, Insekten und Krebse. Die Bestimmung der Bachtiere auf diesem Niveau reicht aus, um die Gewässergüte eines Bachs mittels Bioindikation zu bestimmen. Ein Bestimmungsfächer mit methodischen Hinweisen zum Sammeln von Kleintieren kann im Pro Natura-Shop bestellt werden.
Das Sammeln von Proben im Bach sowie die Bestimmung und Zählung der Bachtiere ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern die Natur zu erfahren. Dabei wird auf einen respektvollen Umgang mit dem Lebensraum und dessen Bewohner geachtet. Durch die angeleitete Beprobung und Protokollierung wird wissenschaftliches Arbeiten geübt.
Die Auswertung der Resultate, sowie der Vergleich der verschiedenen Bachabschnitte, zeigt den Lernenden die anthropogenen Einflüsse auf. Dadurch erfahren sie sich selber als Teil der Natur und überlegen sich zielorientiert Lösungsansätze zur Verbesserung der Wasserqualität.
Der Unterricht im Freien ist ein wichtiges Element der Umweltbildung. Die Sicherheit geht beim Lernen in der Natur vor. Eine angemessene Risikoeinschätzung gehört zur verantwortungsvollen Planung und trägt zur sicheren Umsetzung des Lernens in der Natur bei.
Als Faustregel für die Arbeit im Wasser gilt: Steht das fliessende Wasser höher als bis zu den Knien, kann man nur noch mit Mühe der Strömung standhalten. Weitere Hinweise zu Exkursionen an Gewässern sind hier verfügbar.
Die Inhalte des Kapitels lassen sich von Frühling bis Herbst bearbeiten.
Die Schülerinnen und Schüler überlegen sich zuerst selbstständig, wann Wasser sauber ist und welche Faktoren die Wasserqualität beeinflussen. Dabei überlegen sie sich nicht nur Kriterien für menschliche Bedürfnisse an Wasser, sondern betrachten auch die Wasserlebewesen. Mit dem Notizblatt vergleichen sie verschiedene Bäche und beantworten Vergleichsfragen. Dabei werden sie ihre eigenen Kriterien der Wasserqualität überarbeiten und ergänzen. Im nächsten Schritt werden sie vorgegebene Faktoren den einzelnen Bildern zuweisen und dies begründen.
Es werden anschliessend vier Methoden erläutert, mit denen die Wasserqualität bestimmt werden kann. Diese sollen dann mit Hilfe des Arbeitsblatts verglichen werden.
Die Lernenden erkennen, dass die Wasserqualität die Bewohner des Bachs bestimmt. Mit der Fotoserie lernen sie 18 häufig vorkommende Bachtiere kennen, welche später bei der Bioindikation gebraucht werden. Dabei überlegen sie sich, weshalb diese in ihre jeweiligen Güteklassen eingeteilt wurden. So erkennen sie die Verknüpfungen zwischen den Faktoren, welche die Wasserqualität bestimmen und deren Einfluss auf die Bachbewohner.
Das Faltbuch zur Bestimmung der Bachtiere kann ausgedruckt, geschnitten und geklebt werden und dient fortan als Bestimmungshilfe. Eine Bestimmungsübung schliesst diesen Schritt ab.
Der Bastelbogen des Faltbuchs ist in 2 PDF-Dateien zum Ausdrucken bereitgestellt, im A4 oder A3 Format. Es wird nur eine der beiden Varianten benötigt. Es kann einfacher (und günstiger) sein, auf A3 farbig zu drucken, das Endresultat ist jedoch dasselbe.
Wichtig: Der Bastelbogen darf beim Ausdrucken nicht skaliert werden, sondern muss immer in Originalgrösse gedruckt werden. Nur so funktionieren die aufgedruckten Schnitt- und Faltmarken.
Um den Umgang der Lernenden mit dem Faltbuch vorgängig im Schulzimmer zu testen, kann folgendes Spiel benutzt werden. Auftrag: Benutze das Faltbuch und ordne den Namen des Bachtiers dem entsprechenden Foto zu.
Es tut uns leid, dieser Inhalt ist auf Mobilgeräten leider nicht verfügbar.
In diesem Schritt kann der Bachabschnitt aus dem Kapitel <link thema bach von-der-quelle-bis-zur-muendung portrait-deines-bachlaufes>"Von der Quelle bis zur Mündung" erneut besucht werden. Dabei wird das bereits vorhandene Wissen aus dem Bachposter gefestigt und erweitert. Da die Lernenden bereits die unterschiedlichen Bachabschnitte kennen, können vorgängig auch Hypothesen aufgestellt werden. Auf welche Faktoren aus Schritt 1 muss geachtet werden? Auf welchem Bachabschnitt wird das sauberste Wasser erwartet? Welcher hat die grösste Artenvielfalt? Falls noch keine Exkursion an den Bach unternommen wurde, können dieselben Überlegungen auch anhand von Bildern oder Landkarten gemacht werden.
Das Tempo des Forschungsauftrages in diesem Schritt kann individuell gestaltet werden. Die Sortierung der Tiere in kleine Petrischalen erleichtert Vergleiche unter den Gruppen. Welche Gruppe hat was gesammelt? Welche Artengruppe fehlt? Wer hat spezielle Funde? Diese Fragen interessieren bei der Suche nach Bachtieren!
Das Standardisierte Vorgehen bei diesem Forschungsauftrag kann genutzt werden um die wissenschaftliche Vorgehensweise zu besprechen. In der Kombination mit vorgängigen Hypothesen und der Auswertung kann auch eine umfasende Dokumentation erstellt werden.
Das Sammeln der Proben sowie die Bestimmung und Dokumentation der Bachtiere kann sehr zeitaufwändig sein. Um die Tiere nicht unnötig zu stressen, können die einzelnen Probenahmen und Vergleiche zwischen den Gruppen auch gestaffelt durchgeführt werden.
Um die Ergebnisse mit anderen Messungen zu vergleichen (z.B. mittels der WebApp von GLOBE) wären insgesamt 50 Proben nötig. Auf den Expedio-Arbeitsblättern wird jeweils 20 Proben genannt um den zeitlichen Aufwand möglichst gering zu halten. Für den Daten-upload werden aber optimalerweise 50 Proben gesammelt. Es können auch 2-3 Gruppen denselben Abschnitt beproben und die Funde zusammenzählen. Eine detaillierte Beschreibung findet sich im GLOBE Feldbuch ab Seite 4.
Die Lernenden werten zuerst die Zählungen aus Schritt 3 aus und berechnen die Gewässergüte ihres Bachabschnitts. Hierzu gibt es drei Möglichkeiten:
Anschliessend lernen die Schülerinnen und Schüler die Bedeutung der Gewässergüte kennen und können nun ihren Bach beurteilen. Es empfehlt sich, die Faktoren aus Schritt 1 nochmals zu besprechen und die Bachabschnitte zu vergleichen. Wurden in Schritt 3 Hypothesen aufgestellt so können diese nun beantwortet werden.
Als letzter Schritt werden die gewonnenen Erkenntnisse auf der GLOBE-WebApp eingetragen. Diese zeigt möglicherweise auch Bewertungen des Untersuchten Bachs aus vergangenen Jahren.
Mit den Naturama Aktionskisten, wie zum Beispiel der Bachkiste und dem Bachbag, stehen zahlreiche Materialien für den Unterricht zur Verfügung. Sie erweitert die Ideen für den erlebnisreichen Unterricht im Freien und im Schulzimmer.
Die Bibliothek eignet sich für Recherchearbeiten im Projektunterricht. Neben umfangreichen Medien zum Thema stehen auch Arbeitsplätze bereit.
Weitere Informationen zur Bibliothek:
Bach und dessen Bewohner sind im Naturama vielfältig inszeniert. Im Erdgeschoss, im Ausstellungsteil "Auenschutzpark", sind verschiedene Lebensräume am Bach dargestellt:
Das Team der Museumspädagogik berät Lehrpersonen bei Ausstellungsbesuchen rund um den Schwerpunkt Bach resp. Auen und deren Lebewesen. Der Besuch der Ausstellung wird durch Forschungsaufträge unterstützt.
Weitere Informationen zum Besuch der Ausstellung im Museum:
Das Team der Fachstelle Umweltbildung des Naturama Aargau berät Lehrpersonen und Schulen rund um das Thema Bach: Unterrichtsfragen, Medien, ausserschulische Lernorte oder Exkursionsdidaktik.
Weitere Informationen zum Thema Bach im Unterricht:
Da Projekt "Wasserqualität bestimmen" kann nach folgenden Kriterien beurteilt werden:
Inhalt
Form
Prozess
