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1 Ökologie 9NATURA_LB 9/10 BW_049253

1. 1 Ökosystem Wald

1 Ökologie

[zu SB S. 18/19]

1 Erstelle eine tabellarische Übersicht über die wichtigsten Eigenschaften der Stockwerke im Laubmischwald. siehe Tabelle

Lösungen

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So können Sie mit dem Thema arbeiten

Einstieg/Motivation LeitfrageWie ist ein Laubmischwald aufgebaut? Methodenauswahl• Kopieren Sie die Abbildungen eines Buchenwaldes und eines Laubmischwaldes auf Folie

(Abb. s. Schülerbuch S. 18) und lassen Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede beschreiben.• Die Schülerinnen und Schüler werden bemerken, dass sich die Vielfalt an Pflanzen, deren

Wuchsform und die Lichtverhältnisse innerhalb der beiden Waldtypen unterscheiden.• Problematisieren Sie: Welche Ursachen könnte es für den unterschiedlichen Bewuchs geben?

Erarbeitung • Legen Sie den Fokus auf die Abbildung des Laubmischwaldes und lassen Sie die Schülerin-nen und Schüler diesen horizontal in verschiedene Ebenen einteilen. Anschließend erarbei-ten die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Schülerbuches (S.18/19) die Eigenschaften der Stockwerke eines Laubmischwaldes (s. Schülerbuch S. 19, Aufgabe 1).

• Im Vergleich dazu erklären die Schülerinnen und Schüler die Unterschiede im Bewuchs des Buchenwaldes (s. Schülerbuch S. 19, Aufgabe 2).

• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt „Jede Pflanze hat ihren Platz“ (s. Lehrerband S. 11). Sie ordnen verschiedene Pflanzen den Stockwerken zu.

Sicherung • Die Eigenschaften der Stockwerke des Laubmischwaldes werden besprochen (s. Lösungen unten, Aufgabe 1).

• Die Unterschiede im Bewuchs des Buchenwaldes werden erklärt (s. Lösungen unten, Auf-gabe 2).

• Korrektur der Schülerlösungen zum Arbeitsblatt „Jede Pflanze hat ihren Platz“ (s. Lehrerband S. 11).

• Filmeinsatz: „Die Stockwerke des Waldes“ (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 10).

Vertiefung • Diskutieren Sie, warum es nur selten zu Veränderungen im Stockwerkbau eines Waldes kommt und weshalb sich diese Veränderungen langfristig kaum auf das Gesamtbild des Waldes auswirken.

• Problematisieren Sie, dass sich Bewuchs und Lichtintensität innerhalb eines Waldes auch auf die Vielfalt an Tierarten im Wald auswirken. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler erläu-tern, welche Tierarten sie in welchem Stockwerk des Waldes erwarten (s. Zusatzaufgaben, Lehrerband, S. 12). Bringen Sie dabei die Begriffe „ökologische Nische“ und „Angepasstheit“ ins Gespräch.

• Thematisieren Sie Pflanzengesellschaften und Wechselwirkungen zwischen Flora und Fauna.• Sie können Bestimmungsübungen von typischen Waldpflanzen durchführen lassen. Die Mög-

lichkeit, solche Bestimmungsübungen oder andere multimediale Lernbausteine zu erstellen, finden Sie auf der Online-Plattform LearningApps.org (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 10).

Der Stockwerkbau des Waldes [SB S. 18/19]

Schicht Eigenschaften

Baumschicht viel Licht (79 % des Tageslichts), windig, geringe Luftfeuchtigkeit

Strauchschicht wenig Licht (7 %, wenig Wind, hohe Luftfeuchtigkeit

Krautschicht sehr wenig Licht (2 %, windstill, hohe Luftfeuchtigkeit)

Moosschicht sehr wenig Licht (2 %), windstill, hohe Luftfeuchtigkeit

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10 NATURA_LB 9/10 BW_04925310 Illustrator: Stefan Leuchtenberg, Augsburg

WaldexkursionBei einer Waldexkursion können die Schü-lerinnen und Schüler die Stockwerke selbst entdecken. Lassen Sie die einzelnen Schichten benennen und folgende Faktoren bestimmen: Höhe der einzelnen Schichten, vorkommende Arten (Pflanzen, Tiere, Pilze), Licht-, Temperatur-, Feuchtigkeits- und Windverhältnisse.Zur Bestimmung der vorkommenden Arten sollten Sie entsprechende Bestimmungsliteratur zur Verfügung stellen (s. Literatur- und Medien-hinweise). Eine ausführliche Anleitung für eine Vegetationskartierung finden Sie im Schülerbuch S. 34 f. Licht-, Temperatur-, Feuchtigkeits- und Windverhältnisse lassen sich mithilfe eines Datenloggers (z. B. HOBO) bestimmen. Bei regel-mäßiger Anwendung (evtl. auch in Kooperation mit dem NWT-Fachunterricht) lohnt sich dessen Anschaffung.

Für die Bestimmung der Höhe der einzelnen Schichten benötigen Sie Maßbänder oder Meter-stäbe. Um die Wuchshöhe sehr hoher Bäume näherungsweise zu bestimmen, bietet sich folgende Methode an:

Die Schülerinnen und Schüler greifen einen ca. 1 Meter langen Stock und halten ihn senkrecht so vor sich, dass die überstehende Stockhöhe dem Abstand zwischen Stock und Auge ent-spricht. Dann entfernen sie sich so weit vom Baum, bis sie die Baumspitze in einer Linie mit der Spitze des Stocks sehen. Mit dem Maßband bestimmt man nun den Abstand zum Baum und die Augenhöhe in Metern. Die Summe der beiden Werte ergibt die ungefähre Baumhöhe in Meter.

Praktische Tipps

Waldtypen in DeutschlandNadelwaldTypische Nadelbäume sind z. B. Tannen, Kiefer- gewächse, Lärchen, Fichten und Douglasien. Nadelwälder kommen in borealen Gebieten vor. In Deutschland wurden Wälder für die Forst-wirtschaft hauptsächlich durch den Menschen geschaffen. Als Forste werden Wälder bezeich-net, die für die Holzwirtschaft genutzt werden. Besonders die Fichte wird großflächig in Mono-kulturen angepflanzt. Solche Wälder sind sehr artenarm (s. auch Lehrerband S. 14).

LaubwaldEin Laubwald besteht aus Laubbäumen, wie z. B. Eichen, Buchen, Ahorne, Birken oder Erlen. Der Wandel der Jahreszeiten ist in Laubwäldern durch die Färbung des Laubes gut zu beobach-ten. Laubwälder sind artenreich.

MischwaldDer Mischwald ist gegliedert in Laub- und Nadel-mischwald, je nachdem, welcher Baumbestand überwiegt. Da die Baumkronen in einem Misch-wald viel Licht durchlassen, ist die Bodenflora und -fauna reich an Arten. Mischwälder sind ökologisch stabiler als Wälder aus Reinkulturen.

Zusatzinformation

2 Erkläre, warum in einem alten Buchenwald mit dicht schließenden Baumkronen nur wenig Sträucher und Kräuter wachsen. Je dichter die Baumkronen die Baumschicht schließen, desto weniger Licht gelangt in tiefere Schichten und desto weniger Pflanzen können dort wachsen. Man spricht auch von einem „Hallen-Buchenwald“, da solch ein Buchenwald fast nur aus säulenartigen Stäm-men und Baumkronen besteht.

$ 3 Erläutere, wie ein einzelner Baum in einem naturnahen Wald im Laufe seines Lebens mit zunehmender Lichtintensität zurechtkommen muss. Ein junger Baum in der Krautschicht und Strauchschicht muss mit wenig Licht auskom-men. Je höher er ist, desto mehr Licht erreicht seine Blätter. Erst wenn seine Krone die Baum-schicht erreicht, bekommen zumindest die oberen Blätter volles Tageslicht ab.

.Lösungen

Eisenreich, E., Handel, A., Zimmer, U.: Der BLV Naturführer für unterwegs. BLV, München 2016

Film: FWU 4202145: Die Stockwerke des Waldes

LearningApps.org ist eine kostenlose online-Plattform, mit deren Hilfe Lehrkräfte sowie Schülerinnen und Schüler multimediale Lernbausteine erstellen und nutzen können.

Literatur- und Medienhinweise

Abstand zum Baum

Augenhöhe

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11© Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2018 | www.klett.de | Alle Rechte vor-behalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.

Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen

© Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2018 | www.klett.de | Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.


Jede Pflanze hat ihren Platz Bei einem Waldspaziergang im Sommer ist dir vielleicht schon einmal aufgefallen, dass am Waldrand ganz andere Pflanzen wachsen als im Waldesinneren. Das hat vor allem mit der Menge des Lichteinfalls zu tun. Auch innerhalb des Waldes lassen sich ganz unterschiedliche Lichtintensitäten messen. Dies beeinflusst die Vegetation. Verschiedene Pflanzenarten wachsen je nach Lichtangebot in verschiedenen Stockwerken eines Waldes.

1 Stelle einen Laubmischwald zusammen: a) Nutze eine neue Doppelseite deines Heftes im Querformat und schreibe die Überschrift „Der

Stockwerkbau des Mischwaldes – jede Pflanze hat ihren Platz“ auf. Zeichne den Waldboden ein, indem du 6 cm vom unteren Blattrand gemessen eine horizontale Linie zeichnest.

b) Stelle nun deinen „Wald“ zusammen, indem du die verschiedenen Abbildungen der Pflanzen mit dem zugehörigen Namen ausschneidest und in deinem Heft anordnest. Lass dabei 10 cm am rechten Blattrand frei.

c) Beschrifte die Stockwerke, indem du mit deinem Lineal rechts entsprechende Linien ziehst und die Begriffe „Krautschicht“, „Wurzelschicht“, „Moosschicht“, „Baumschicht“ und „Strauchschicht“ zuordnest.

2 Während die relative Lichtintensität in der Baumschicht noch 79 % beträgt, liegt sie in der Krautschicht und

in der Moosschicht nur noch bei 2 %. Stelle begründete Hypothesen dazu auf, welche Angepasstheiten an die unterschiedlichen Lichtverhältnisse die Sonnenblätter der Rotbuche, das Buschwindröschen und das Lebermoos zeigen könnten.

3 Die Lichtmenge, die am Waldboden eines Laubmischwaldes auftrifft, ändert sich im Jahresverlauf.

Begründe dies und erläutere, ob solche Unterschiede im Jahresverlauf auch bei einem Fichtenwald auftreten.

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ARBEITSBLATT Jede Pflanze hat ihren PlatzLösungen 1 individuelle Lösung

Anordnung der Schichten von oben nach unten:

2 Die Sonnenblätter der Rotbuche verfügen über ein hohes Angebot an Lichtenergie. Um diese Lichtenergie optimal für die Fotosynthese nutzen zu können, ist das Palisaden-gewebe der Sonnenblätter mehrschichtig aufgebaut. Sie enthalten viele Chloroplasten. Gleichzeitig schützen sich die Blätter aber auch vor einer zu starken Sonneneinstrahlung und dadurch erhöhten Transpiration durch eine insgesamt kleinere Blattfläche, durch eine dickere Kutikula und eine mehrschichtige Epidermis. Das Buschwindröschen ist ein sogenannter Frühblüher und profitiert davon, dass im März das Blätterdach der Baumkronen noch nicht ausgebildet ist, weshalb noch relativ viel Licht am Waldboden ankommt. Die für den Austrieb nötige Energie gewinnen diese Frühblüher aus Speicherstoffen, die sie in den Wintermonaten unterirdisch in Erdspros-sen lagern. Das Lebermoos kann bereits bei wenig Licht und niedrigen Temperaturen Fotosynthese betreiben. Anstatt in die Höhe zu wachsen, breitet es sich flächig am Boden aus und nutzt so auch einzelne Lichtstrahlen, die durch das Kronendach gelangen. Wasser nimmt es nicht durch Wurzeln, sondern aus der Luft auf. Das feuchte und kühle Klima am Wald-boden ist daher optimal.

3 In den Wintermonaten trifft in einem Laubmischwald mehr Licht auf den Boden, da die Bäume keine Blätter tragen. Im Frühjahr bilden sich neue Blätter, das Kronendach schließt sich und es trifft kaum mehr Licht auf den Waldboden. Erst mit dem Absterben und Abfallen der Blätter im Herbst nimmt die Lichtmenge am Waldboden wieder zu. In einem Fichtenwald ist eine fast gleichbleibende Lichtmenge am Boden zu erwarten, da die Fichten ihre Nadeln im Winter nicht abwerfen.

Praktische Tipps ExkursionInformieren Sie sich über einen Baumkronenpfad in Ihrer Nähe. Einige Nationalparks haben in die Baumkronen Brücken gebaut. Baumhäuser und Pfade in luftiger Höhe sind für die Schülerinnen und Schüler ein spannendes Ausflugsziel.

Zusatzinformation Typische Pflanzen- und Tierarten der Stockwerke

Baumschicht Stieleiche, Rotbuche, Esche

Strauchschicht Holunder, Weißdorn, Hasel

Krautschicht Farn, Gras, Buschwindröschen

Moosschicht Lebermoos

Wurzelschicht

Stockwerke Pflanzenarten Tierarten

Baumschicht Nadelbäume: Tanne, Kiefer, Fichte Laubbäume: Eiche, Buche, Ahorn

Eichhörnchen, Baummarder Vögel: Specht, Zaunkönig, Kleiber, Waldkauz Insekten (in den Baumstämmen)

Strauchschicht Holunder, Faulbaum, Weißdorn, Hasel, Himbeere, Brombeere, Hagebutte

Eichhörnchen, Reh, Vögel

Krautschicht Gras, Farn, Kräuter: Springkraut, Schar-bockskraut, Buschwindröschen, Leberblümchen, Goldnessel

Kaninchen, Fuchs, Dachs, Maus, Schmetterling, Käfer, Biene, Wespe

Moosschicht Moos, Flechte, Pilz, Sauerklee, Hasenwurz

Insekt, Spinne, Maus, Igel, Eidechse, Salamander, Assel, Aaskäfer, Wanze, Schnecke

Wurzelschicht ————

Maus und Dachs (Tunnel und Bau) Tausendfüßer, Regenwurm Reptilien und Amphibien (zur Überwinterung)

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Biotische und abiotische Faktoren [SB S. 20]Material: Umweltfaktoren [SB S. 21]


Einstieg/Motivation LeitfrageWoraus besteht das Ökosystem Wald?Methodenauswahl• Zeichnen Sie als stummen Impuls einen Baum an die Tafel und schreiben Sie den Begriff

„Wald“ darüber. Knüpfen Sie an das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler an und ergän-zen Sie durch die Schüleräußerungen das Bild an der Tafel. (Die Schülerinnen und Schüler werden fehlende Tiere und Pflanzen benennen und vermutlich auch Sonne und Wasser.)

• Filmeinsatz: „Forschen und Entdecken — Der Wald“ (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 14)

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten mit dem Arbeitsblatt „Wälder bestehen nicht nur aus Bäumen“ die Bestandteile eines Ökosystems (s. Lehrerband S. 15, Aufgaben 1 — 3).

• Die Begriffe „Biozönose“ und „Biotop“ werden voneinander abgegrenzt (s. Schülerbuch S. 20, Aufgabe 1).

Sicherung • Die Schülerinnen und Schüler überprüfen in Partnerarbeit ihre Ergebnisse des Arbeitsblatts „Wälder bestehen nicht nur aus Bäumen“ (s. Lehrerband S. 15). Sie korrigieren sie ggf. ge-meinsam.

• Gelungene Schülerleistungen werden auf Folie kopiert und für die Besprechung im Plenum genutzt.

• Ausgehend von den erarbeiteten Ergebnissen werden die Begriffe „Biozönose“ und „Biotop“ gemeinsam besprochen.

Vertiefung • Die gelernten Fachbegriffe werden auf ein konkretes Beispiel übertragen (s. Schülerbuch S. 20, Aufgabe 2).

• Die gelernten Fachbegriffe werden auf ein weiteres Ökosystem angewendet (s. Arbeitsblatt „Wälder bestehen nicht nur aus Bäumen“ (s. Lehrerband S. 15, Aufgabe 4).

• Eine Exkursion in den Wald wird unternommen.

[zu SB S. 20]

1 Biozönose und Biotop lassen sich nur ge-danklich trennen. Im Ökosystem gehören die beiden Teile eng zusammen. Erläutere. Die Bäume im Wald zählen zur Biozönose, sind jedoch für das Mikroklima im Wald entschei-dend. Unterhalb der Baumkronen ist es dunkel, windstill und feucht. So beeinflusst die Biozö-nose abiotische Faktoren und damit auch das Biotop. Biozönose und Biotop hängen somit eng zusammen.

2 Beschreibe biotische und abiotische Umwelt-faktoren, die auf ein Reh im Wald einwirken. Biotische Faktoren sind Nahrungspflanzen (Gras, Blätter), Fressfeinde (Fuchs, Mensch), Artgenossen (Paarungspartner) und Parasiten (Milben). Abiotische Faktoren sind Temperatur, Wasser, Luftfeuchtigkeit und Wind. Beispiels-weise können im Winter auf ein Reh geringe Temperaturen und Nahrungsmangel einwirken.

Lösungen

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[zu SB S. 21]

1 Erläutere, unter welchen Bedingungen ein Baum einen „Kohlenstoffdioxidspeicher“ darstellt. So lange ein Baum wächst, verwendet er Foto-syntheseprodukte nicht nur zur Energiebereit-stellung, sondern auch zur Bildung von Holz und anderem Material. Beim Wachstum nimmt ein Baum Kohlenstoffdioxid auf und speichert es beispielsweise in Form von Kohlenhydraten als Baustoffe.

2 Beschreibe, wie ein Baum abiotische Umwelt-faktoren beeinflusst. Ein Baum, der Fotosynthese betreibt, nimmt Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf und gibt Sauerstoff und Wasserdampf ab. Somit verändert er die Gaskonzentrationen und die Luftfeuchtigkeit in seiner Umgebung und damit auch abiotische Faktoren.

3 Stelle die Werte in Abb. 3 in einem geeig-neten Diagramm dar und erkläre damit das zeitliche Auftreten der Frühblüher. Geeignet ist ein Säulendiagramm oder auch ein Kurvendiagramm.

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14 NATURA_LB 9/10 BW_049253 Illustratoren: Wolfgang Herzig, Essen Jörg Mair, München

Das Auftreten der Frühblüher zwischen März und Mai lässt sich damit erklären, dass die Pflanzen das noch hohe Lichtangebot am Boden vor dem Laubaustrieb der Bäume nut-zen und die ersten warmen Tage im Frühjahr. (Im Winter können sie das ebenfalls hohe Lichtangebot aufgrund von Schnee und Kälte nicht nutzen.)

Jan0

20

40

60

Feb Mrz

Lich

twer

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)

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

WaldspaziergangDer Wald als Ökosystem ist das zentrale Thema, in das Teilaspekte, wie z. B. Nahrungsnetze oder der Vergleich von Laub- und Nadelbäumen, in den folgenden Unterrichtsstunden eingeordnet werden. Dieses spezielle Ökosystem hat eine charakteristische Struktur und vielfältige Bedeu-

tungen für den Menschen. Um die Motivation der Schülerinnen und Schüler zu steigern, sollten Sie einen gemeinsamen Waldspaziergang in Erwägung ziehen (Achtung: Zeckengefahr!). Die Schülerinnen und Schüler machen eigene Erfah-rungen, die sie in den folgenden Stunden in den Unterricht einfließen lassen können.

Praktische Tipps

ÖkosystemeWeltweit gibt es verschiedene Lebensräume (Biotope). Das Biotop (ein Lebensraum mit all seinen abiotischen Umweltfaktoren) und die Biozönose (eine Gemeinschaft der Lebewesen, die ein Biotop besiedeln) sind Teile eines Öko- systems. Dabei bestimmt die herrschende Temperatur im Wesentlichen die Lebensbedin-gungen der dort lebenden Pflanzen und Tiere. Aber auch andere abiotische Faktoren, wie z. B. die Bodenverhältnisse, haben charakteristische Einflüsse auf die Lebensgemeinschaften. Ökosys- teme haben im Allgemeinen eine charakteris-tische Struktur. Es kann aber auch fließende Übergänge geben, wie z. B. auf einer Lichtung,

die sich in einem Wald befindet. Dort leben Tiere und Pflanzen beider Ökosysteme, nämlich von Lichtung und Wald. Wenn sich die Lebensbedin-gungen ändern, verändert sich auch die Biozönose. Diesen Vorgang nennt man Sukzession.

Wälder, Seen oder z. B. Wüsten zählen zu den natürlichen Ökosystemen. Städte oder Felder werden als künstliche Ökosysteme definiert, da sie durch den Menschen geschaffen wurden. Der Begriff „Ökosystem“ ist nicht auf eine bestimmte Größenordnung festgelegt. Somit kann man den Wald im Allgemeinen oder nur ein bestimmtes Waldgebiet als Ökosystem bezeichnen.

Zusatzinformation

Fichte33 %

Kiefer28 %

Buche14 %Eiche

9 %

übrigeBaumarten14 %

Tanne > 2 %

Hessen

Rheinland-Pfalz

Baden-Württemberg

Bayern

Saarland

Thüringen

Brandenburg

Nordrhein-Westfalen

Niedersachsen

Sachsen

Sachsen-Anhalt

Mecklenb.-Vorp.

Berlin

Bremen

41 %

40

38

36

35

34

26

26

22

22

20

18

16

10

7

3

Schleswig-Holstein

Hamburgdurchschnittliche Bewaldung = 29,4 %

Wald in Deutschland

Film: www.fwu-mediathek.de „Forschen und Entdecken — Der Wald” 2013 27 minLiteratur- und Medienhinweise

Lösungen

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15© Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2018 | www.klett.de | Alle Rechte vor-behalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.


Wälder bestehen nicht nur aus Bäumen Der Wald ist ein Ort, an dem du vieles entdecken kannst. Neben verschiedenen Baumarten findest du in diesem Ökosystem auch andere Pflanzenarten, die den Tieren als Lebensraum dienen. Pflanzen, Tiere, Pilze und Mikroorganismen, aber auch der Mensch (also alle Lebewesen) wirken in einem Ökosystem aufeinander und werden somit als biotische Faktoren bezeichnet. Sie leben in einer Gemeinschaft, der Biozönose. Die abiotischen Faktoren im Wald bestimmen die Lebensbedingungen der dort vorkommenden Pflanzen und Tiere. Zu den abiotischen Faktoren zählen Wärme und Kälte, Nässe und Trockenheit, Licht, Wind sowie der Säure- und Mineralstoffgehalt des Bodens. Ein Lebensraum mit all seinen abiotischen Faktoren wird als Biotop bezeichnet. Biozönose und Biotop zusammen bilden ein Ökosystem. Biotische Faktoren Abiotische Faktoren

1 Skizziere in dem Kasten oben den „Wald als Ökosystem” nach deinen Vorstellungen. Verwende dazu auch

die Informationen aus dem Text. 2 Übertrage die abiotischen und biotischen Faktoren aus dem Informationstext in die Tabelle. 3 Überprüfe mit deinem Sitznachbarn deine Skizze und ergänze fehlende abiotische oder biotische Faktoren

in der Skizze und in der Tabelle. Überlegt euch gemeinsam Darstellungsformen für z. B. die Wärme einer Sonne.

4 Auch ein See ist ein Ökosystem. Erkläre in deinem Heft mithilfe der Fachbegriffe Biotop und Biozönose

diesen Sachverhalt.

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16 NATURA_LB 9/10 BW_049253 Illustrator: Prof. Jürgen Wirth, Dreieich


H ARBEITSBLATT Wälder bestehen nicht nur aus BäumenLösungen 1 individuelle Lösung

2 siehe Tabelle

3 individuelle Lösung

4 Der See ist ein Ökosystem, weil es sich aus einer Biozönose aus Tieren und Pflanzen und dem Biotop zusammensetzt. Das Biotop unterliegt den abiotischen Faktoren, wie z. B. der Niederschlagsmenge oder der Tageslichtdauer. Zusammen bilden Biotop und Biozönose das Ökosystem.

Praktische Tipps Zum ArbeitsblattErmutigen Sie die Schülerinnen und Schüler dazu, einen Wald nach ihren Vorstellungen zu zeichnen. Erinnern Sie daran, dass es um eine Skizze geht und nicht um eine malerische Detaildarstellung. Geben Sie ein Zeitfenster von 15 Minuten vor.Die Schülerinnen und Schüler sollen exemplarisch Bestandteile eines Waldes zeichnen. Besprechen Sie abschließend die gefundenen Darstellungsformen. Betonen Sie die Wechsel-beziehung zwischen den abiotischen und biotischen Faktoren im Ökosystem Wald.

Differenzierende Aufgabe

• Differenzierend können Sie die Schülerinnen und Schülern im Anschluss oder als Erweite-rung der Aufgabe 3 des Arbeitsblatts „Wälder bestehen nicht nur aus Bäumen“ (s. Lehrer-band S. 15) noch konkretisieren lassen, auf welche Weise die abiotischen Faktoren Einfluss auf die Lebensbedingungen der dort ansässigen Tiere und Pflanzen nehmen. So werden sie z. B. erkennen, dass ein hohes Lichtangebot die Möglichkeit zur Fotosynthese und dazu eine größere Bereitstellung von Biomasse zur Folge hat. Lenken Sie das Gespräch darauf, dass die Lebewesen besondere Angepasstheiten an die verschiedenen Lebensbedingun-gen aufweisen.

• Als Ausblick auf die nächsten Stunden können Sie auch nach möglichen Wechselbeziehun-gen zwischen den Lebewesen fragen (vgl. biotische Faktoren).

Biotische Faktoren Abiotische Faktoren

Tiere Wärme/Kälte

Pflanzen Nässe/Trockenheit

Mensch Licht

Mikroorganismen Wind

Pilze Säure- und Mineralstoffgehalt des Bodens

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Nahrungsbeziehungen im Wald [SB S. 22/23]


Einstieg/Motivation LeitfrageWelche Nahrungsbeziehungen herrschen zwischen den Lebewesen im Wald?MethodenauswahlIm Schülerbuch S. 22 finden Sie anhand von vier Fotos die Darstellung einer Nahrungskette. Ziehen Sie die Darstellung auf Folie und schneiden Sie die Fotos aus. Legen Sie die vier Fotos unsortiert auf den Overhead-Projektor. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Fotos sinnvoll und begründet in Form einer Nahrungskette ordnen.

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler lesen den Text im Schülerbuch S. 22. • Besprechung der Begriffe „Nahrungskette“ und „Nahrungsnetz“ anhand der Abbildung 2 im

Schülerbuch S. 22.• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten die Aufgabe 1 des Arbeitsblatts „Wer frisst was?“

(s. Lehrerband S. 19) in Stillarbeit oder Partnerarbeit.

Sicherung • Besprechung der Ergebnisse des Arbeitsblatts „Wer frisst was?“ (s. Lehrerband S. 19). Es bietet sich an, die Abbildungen der Lebewesen zuvor auf Folie oder auf große Karten zu kopieren.

• Die Schülerinnen und Schüler präsentieren ihre unterschiedlichen Ergebnisse der Klasse und diskutieren die verschiedenen Lösungsmöglichkeiten.

Vertiefung • Veranschaulichung der Stabilität eines Ökosystems durch ein Zwiebelnetz (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 18).

• Erklärung der Stabilität von artenreichen Ökosystemen mithilfe der Bearbeitung der Auf-gabe 1 im Schülerbuch Seite 23.

• Erklärung der Stabilität von Ökosystemen mit komplexen Nahrungsnetzen anhand der Auf-gabe 2 des Arbeitsblatts „Wer frisst was?“ (s. Lehrerband S. 19). Bei schwächeren Lerngrup-pen kann die Fragestellung auch schrittweise erarbeitet werden: Diskussion der Frage, inwie-weit es Konsequenzen für andere Lebewesen einer Nahrungskette hat, wenn ein Produzent, Konsument 1. Ordnung oder Endkonsument der Nahrungskette ausstirbt. Im Vergleich dazu wird das Aussterben einer Art innerhalb eines Nahrungsnetzes betrachtet. Den Schülerinnen und Schülern wird auffallen, dass das Aussterben einer Art innerhalb eines Nahrungsnetzes geringere Konsequenzen auf die anderen Arten hat, da diese vielfältigere Nahrungsquellen nutzen können.

• Besprechung der Biomassepyramide sowie des Energieflusses am Beispiel des Ökosystems Wald (s. auch Abb. im Schülerbuch S. 23). Problematisieren Sie dabei auch, weshalb für die Darstellung die Form „Pyramide“ gewählt wird und warum die Anzahl der Individuen inner-halb der Pyramide nach oben hin abnimmt.

• Filmeinsatz: „Ökosystem Wald“ (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 18).• Mithilfe einer interaktiven Animation (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 18)

kann der negative Einfluss von Giften auf Nahrungsketten nachvollzogen werden.

[zu SB S. 22/23]

1 Der Borkenkäfer kann in einer Monokultur aus Fichten viel größere Schäden anrichten als in einem artenreichen Mischwald. Erkläre diese Beobachtung anhand der Stabilität von Ökosystemen. In einer Monokultur aus Fichten können nur wenige Arten leben. Beispielsweise gibt es dort nur wenig Nistmöglichkeiten und Nahrung für Spechte. Der Borkenkäfer findet also viel Nahrung (Fichten) und wenig Feinde (Spechte) und kann sich daher rasant vermehren. Sind die Fichten aufgrund von anderen Faktoren geschwächt, kann es leicht zu einem Massen-befall von Borkenkäfern kommen.

Lösungen

$ 2 Erkläre die Biomassepyramide für das Öko-system Wald mit dem Energiefluss in der Nahrungskette. Da in aufeinanderfolgenden Nahrungsstufen immer weniger Energie ankommt, ergibt sich zunächst eine Pyramide für die Biomasse-produktion. Da im Wald auch in aufeinander folgenden Stufen immer weniger Biomasse gespeichert wird, ergibt sich für die Biomasse der einzelnen Nahrungsstufen eine Biomasse-pyramide wie in Abb. 3.

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18 NATURA_LB 9/10 BW_049253 Illustrator: Prof. Jürgen Wirth, Dreieich

Buntspecht

Fichten-zapfen

Eichen-wicklerraupe

Sperber

Kohlmeise

Borken-käfer

Fichten-zweig Eichen-

blatt

Fuchs

Reh

GrasfroschWaldmaus

Kreuzotter

GrasGras

Ameise

Darstellung eines Nahrungsnetzes am ModellDie Stabilität eines Nahrungsnetzes lässt sich gut anhand eines Kartoffel- oder Zwiebelnetzes darstellen. Nehmen Sie dazu ein solches Netz und zerschneiden Sie in der Mitte eine Verbin-dung, dann eine weitere usw. Ziehen Sie dazwi-schen jeweils an zwei Seiten des Netzes. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler anhand dieses Modells die Stabilität von Ökosystemen erklären. Die Schülerinnen und Schüler werden feststel-len, dass ein unbeschädigtes Netz stabil ist und nicht so leicht zerreißt. Je mehr Verbindungen zerschnitten werden, desto leichter kann das Netz reißen. Auch ein Nahrungsnetz mit vielen Nahrungsbeziehungen ist stabil, solange keine Nahrungsbeziehungen durch Aussterben von Lebewesen zerrissen werden. Fallen zu viele Nahrungsbeziehungen weg, ist das Ökosystem nicht mehr stabil und die Vielfalt der Lebewesen nimmt ab.

Steckbriefe erstellenAls vorbereitende Hausaufgabe oder als Arbeits-auftrag zum Thema „Nahrungsbeziehungen im Wald“ können die Schülerinnen und Schüler Tier-steckbriefe anfertigen. Stellen Sie dazu exemp-larisch Bilder oder Stopfpräparate (Vogel, Fuchs etc.) verschiedener Tierarten vor. Die Schülerin-nen und Schüler wählen dann eine Tierart aus und recherchieren zu Hause oder in der Schule im Internet oder in Büchern nach Informationen zu einem Waldtier dieser Art. Für die Inhalte der Tiersteckbriefe sollten vorher Kriterien festgelegt werden: der bevorzugte Aufenthaltsort im Wald, die Fressgewohnheiten oder die Nahrungsquellen.Die erstellten Steckbriefe können im Unterricht weiterverwendet werden, indem die Schüle-rinnen und Schüler in Gruppenarbeit oder im Plenum ein Nahrungsnetz aus allen erarbeiteten Tierarten erstellen. Kopieren Sie dazu Abbildun-gen der Tiere auf große Karten und lassen Sie das Nahrungsnetz an der Tafel oder mit Kreide auf dem Schulhof erstellen.

Praktische Tipps

Filme: www.fwu-mediathek.de „Der Wald” www.fwu-mediathek.de „Lebensraum Wald — Ein besonderes Ökosystem”

www.planet-schule.de/sf/multimedia-interaktive-animationen-detail.php?projekt=gift_nahrungskette


• Zusätzliches ARBEITSBLATT „Nahrungsnetz im Mischwald“ Kapitel 1: Ökologie; 1. 1 Ökosystem Wald

Daten auf DVD &

Nahrungsnetz des WaldesZusatzinformation

1 Vereinfachtes Nahrungsnetz des Waldes

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© Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2018 | www.klett.de | Alle Rechte vor-behalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.

Illustrator: Prof. Jürgen Wirth, Dreieich 19


Illustrator: Prof. Jürgen Wirth, Dreieichen

Wer frisst was? Die Tiere im Wald sind täglich mit der Nahrungssuche beschäftigt. Vielleicht hast du schon mal ein Eichhörnchen mit einer Eichel gesehen oder Vögel bei der Nahrungssuche beobachten können. Viele Waldbewohner ernähren sich dabei nur von Pflanzen. Pflanzenfresser werden als Konsumenten 1. Ordnung bezeichnet, die Eichenspannerraupe zählt zum Beispiel zu ihnen. Sie dient wiederum der Kohlmeise als Nahrungsquelle.

Die Kohlmeise als Konsument 2. Ordnung wird vom Sperber als Konsument 3. Ordnung gefressen. Solch eine Abfolge von Nahrungsbeziehungen nennt man Nahrungskette. Da ein Tier jedoch nicht nur eine Nahrungsquelle und in der Regel mehr als nur einen Fressfeind hat, entstehen Überschneidungen und eine lineare Anordnung genügt nicht mehr: Nahrungsnetze entstehen.

Tierart Nahrung

Waldmaus Samen, Früchte, Beeren, Insekten, Eier von Bodenbrütern

Maikäfer Blätter von Laubbäumen, die Larven ernähren sich von Graswurzeln

Raupen (Insektenlarven) Blätter, Gräser

Waldameise Insekten, Spinnen, Aas, Samen, zuckerhaltige Säfte

Rotkehlchen Würmer, Spinnen, Insekten, Beeren

Igel Schnecken, Insekten, Würmer, Eier von Bodenbrütern

Waldkauz Mäuse, Hasen, Singvögel, Käfer

Fuchs Mäuse, Insekten, Hasen, Obst, bodenbrütende Vögel

1 In der Tabelle findest du verschiedene Tierarten und ihre Nahrung. Erstelle nun in deinem Heft auf einer

leeren Doppelseite unter der Überschrift „Nahrungsbeziehungen im Wald“ ein Nahrungsnetz: a) Schneide alle Bilder unten aus und überlege dir eine Nahrungskette, die aus mindestens vier Bildern besteht. (Benutze dazu die Tabelle oben.) b) Klebe diese Nahrungskette mittig auf die Doppelseite. c) Zeichne Pfeile (wird gefressen von) zwischen die Bilder. d) Sortiere weitere ausgeschnittene Tierbilder hinzu, sodass sich ein Nahrungsnetz bildet. Kennzeichne die Beziehungen zwischen den Tieren wieder durch Pfeile. e) Ergänze das Nahrungsnetz, indem du bei Bedarf Früchte, Pilze oder weitere Tiere in dein Heft zeichnest.

2 Gib eine Erklärung, warum komplexe Nahrungsnetze ein Ökosystem stabiler machen, als wenn es nur aus

einfachen Nahrungsketten bestünde. Schreibe die Antwort in dein Heft.

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ARBEITSBLATT Wer frisst was? Lösungen 1 individuelle Lösungsmöglichkeiten (s. auch Zusatzinformation, Lehrerband S. 18).

Beispiellösungen Nahrungskette: Pilze/Gras — Waldmaus — Igel — Fuchs Blätter/Gras — Maikäfer — Igel — Fuchs Beeren/Gras — Schnecke — Igel — Fuchs Gras — Raupe — Rotkehlchen — Waldkauz Spinne — Waldameise — Rotkehlchen — Waldkauz

2 Gäbe es nur Nahrungsketten und keine Nahrungsnetze, so würde das Aussterben einer bestimmten Art das Aussterben aller weiteren Fressfeinde nach sich ziehen. In einem ge-sunden Ökosystem können die Tiere daher auf verschiedene Nahrungsquellen ausweichen. Ein Ökosystem ist stabil, wenn die Vielzahl der Lebewesen und ihre ungefähre Anzahl über längere Zeit konstant bleibt.

Praktische Tipps Zum ArbeitsblattBei der Darstellung von Nahrungsnetzen wird es in Schülerheften schnell unübersichtlich. Stellen Sie vor dem Aufkleben der Bilder Regeln auf, dass z. B. Bilder nicht mit Pfeilen übermalt werden sollen, die Pfeile mit dem Lineal gezogen werden sollen usw.Die Aufgaben des Arbeitsblatts können die Schülerinnen und Schüler auch gut in Partner- oder Gruppenarbeit lösen. Durch die Kommunikation in der Gruppe können weitere Lösungen gefunden werden und die fachlichen Begriffe geübt werden. Betonen Sie, dass es sich bei diesen Darstellungen immer nur um exemplarische Einblicke handelt. Die Darstellung eines Nahrungsnetzes ist immer unvollständig. Diskutieren Sie, warum man solche Modellvorstellungen in der Biologie nutzt.

Zu den Medien (Lehrerband S. 18)Der Film „Der Wald” gibt den Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Nahrungsbezie-hungen der Waldbewohner. Er spricht zudem den Fachbegriff der ökologischen Nische an und erklärt den Stockwerkbau des Waldes.Der Film „Lebensraum Wald — Ein besonderes Ökosystem” bietet unter gleicher Internetadresse Arbeitsblätter, didaktische Hinweise und ergänzende Unterrichtsmaterialien.

www.planet-schule.de/sf/multimedia-interaktive-animationen-detail.php?projekt=gift_nah-rungskette: Interaktiv können die Schülerinnen und Schüler mitverfolgen, wie sich Gift über Pflanzen, Würmer, Vögel und Mäuse langsam in der Nahrungskette anreichert. Thematischer Schwerpunkt ist der Mensch als letztes Glied in der Nahrungskette.

Zusatzinformation Vermeidung von Nahrungskonkurrenz (Konkurrenzausschlussprinzip)Zwei Arten, die den gleichen Lebensraum besiedeln, können sich auf den ersten Blick als Nahrungskonkurrenten gegenüberstehen. So lebt zum Beispiel der Grünspecht im gleichen Lebensraum wie der Buntspecht. Obwohl beide Spechte sind, zeigen sie jedoch jeweils ein spezifisches Fressverhalten. Dadurch, dass jede Art eine andere ökologische Nische ausfüllt, verringert sich der Kampf um den täglichen Nahrungserwerb. So wird die Vielfalt an Nahrungs-beziehungen deutlich (s. auch Lehrerband S. 35/36).

Nahrungskonkurrenz zwischen PflanzenDie wichtigsten bestandsbildenden Baumarten des mitteleuropäischen Flachlands sind Rot- buche und Eiche. Unter natürlichen Bedingungen ist die Buche dominierend. Lediglich an sehr nassen oder trockenen Standorten können sich andere Baumarten durchsetzen.Die Ursachen für die Überlegenheit der Buche sind vielfältig. Einer der wichtigsten Faktoren ist der geringe Lichtbedarf der Buche. So kommen Buchen mit der Hälfte des für Eichen notwen-digen Lichts aus, wodurch eine Verjüngung von Buchen unter Eichen, nicht aber von Eichen unter Buchen möglich ist.Ein weiterer Faktor für die Überlegenheit der Buche ist ihr Wurzelsystem. So kann die Buche zwar nur Wasservorräte der oberen Bodenschichten ausnutzen, aber durch das eher feuchte mitteleuropäische Klima ist dies kein Nachteil.

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Einstieg/Motivation LeitfrageWelche Rolle spielen die Destruenten innerhalb eines Nahrungsnetzes?Methodenauswahl• Rufen Sie die Animation „Wald-Nahrungskreislauf“ auf (s. Literatur- und Medienhinweise,

Lehrerband S. 22). Wiederholen Sie anhand von Blatt, Raupe, Echse, Vogel und Fuchs den Begriff der Nahrungskette. Stellen Sie dann die Frage, welche Rolle innerhalb der Nahrungs-kette die Insekten und andere Kleinstlebewesen ausfüllen. Mithilfe der Animation lassen sich der Begriff und die Aufgaben der Destruenten einführen.

• Alternativ können Sie auch ein Bild von einem „sauberen“ und einem „vermüllten“ Waldstück zeigen und von den Schülerinnen und Schülern beschreiben lassen. Leiten Sie das Gespräch auf die Frage, warum in einem natürlichen Wald ohne Eingreifen des Menschen kein „Abfall“ entsteht. Lassen Sie die Schülerinnen und Schülern Hypothesen dazu aufstellen, was mit abgestorbenem Material oder Kot in einem Wald passiert.

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler informieren sich mithilfe des Schülerbuchs über die Destruen-ten (s. Schülerbuch S. 24). Sie beschreiben den Abbau eines Laubblatts mit den dazugehöri-gen Tieren und erläutern die Funktion der Destruenten im Ökosystem Wald (s. Schülerbuch S. 24, Aufgaben 1 und 2).

• Anhand des Arbeitsblatts „Kompost in der Box“ (s. Lehrerband S. 23) erarbeiten die Schülerin-nen und Schüler die Rolle der Destruenten sowie die Bedingungen der Zersetzungsvorgänge.

Sicherung • Die Zersetzung eines Laubblatts und die Funktion der Destruenten werden besprochen (s. Lösungen unten, Aufgaben 1 und 2).

• Korrektur der Schülerlösungen zum Arbeitsblatt „Kompost in der Box“ (s. Lehrerband S. 23).

Vertiefung • Diskutieren Sie mit den Schülerinnen und Schülern, welche Auswirkungen auf den natür-lichen Stoffabbau das Eingreifen des Menschen in ein Ökosystem wie den Wald haben kann. Unterscheiden Sie dabei zwischen Einbringen bestimmter Fremdstoffe (z. B. Müll, vgl. Einstieg) und Entnahme von Biomasse (s. Aufgabe 3, Schülerbuch S. 24).

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler erläutern, weshalb ein natürlicher Wald jahrhunder-telang ohne menschliches Eingreifen überleben kann und dabei eine ausreichende Menge an Nährstoffen für das Wachstum der Pflanzen bereitstellt, ein bewirtschaftetes Feld jedoch jährlich gedüngt werden muss.

• Bringen Sie Laubstreu mit und lassen Sie dieses von den Schülerinnen und Schülern unter-suchen (Praktikumsanleitung s. Schülerbuch S. 25). Alternativ können die Schülerinnen und Schüler die Laubstreu auch selbst sammeln und mitbringen. Dies erhöht ihre Motivation und stellt sie vor die Frage, an welchen Stellen des Waldes die Laubstreu besonders viele Lebewesen enthält.

• Vertiefen Sie die besonderen Bedingungen des Ökosystems „Tropischer Regenwald“, ausge-hend von Aufgabe 3 des Arbeitsblatts „Kompost in der Box“ (s. Zusatzinformation Lehrer-band S. 24).

• Zu den Destruenten zählen auch viele Insekten. Weisen Sie in diesem Zusammenhang auf das Problem „Insektensterben“ hin (s. Zusatzinformation, Lehrerband S. 22).

[zu SB S. 24]

1 Beschreibe den Abbau eines Laubblatts mit den dazugehörigen Tieren unter Verwendung von Abb. 1. Welke Blätter werden von Regenwürmern aufgenommen und teilweise verdaut. Spring-schwänze fressen Bruchstücke zerfallender Blätter und zerkleinern sie weiter. Milben zersetzen sehr kleine Blattreste weiter. Mikro-organismen wie Amöben sorgen schließlich für den Abbau zu kleinsten Fragmenten, die u. a. den Humus bilden.

Lösungen

0 2 Erläutere die Funktionen der Destruenten im Ökosystem Wald. Destruenten sorgen zum einen für den natür-lichen Abbau von Laub und anderen toten Pflanzenresten sowie toten Tieren im Wald. Zum anderen setzen sie darin gebundene Mineralstoffe wieder frei und düngen somit die Pflanzen des Waldes.

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Destruenten [SB S. 24]Praktikum: Untersuchung von Laubstreu [SB S. 25]

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3 Bei der Holznutzung werden Bäume häufig vollständig mit der Rinde und Teilen der Wurzeln aus dem Wald entfernt. Erläutere die langfristigen Konsequenzen. Durch die vollständige Entfernung aller Bestandteile eines Baums aus dem Wald beim Fällen verliert der Boden langfristig wichtige Mineralstoffe. Es verbleiben keine Reste, die durch Destruenten zersetzt und deren Mineral-stoffe wieder in den Boden freigesetzt werden können.

[zu SB S. 25]

1 Vergleiche die Messwerte von verschiedenen Stellen und erkläre die Unterschiede. Individuelle Messwerte. In einem belaubten Wald beträgt die relative Helligkeit oft weniger als 5 % des vollen Tageslichts. An einem klaren Sommertag sind um die Mittagszeit in der Strauchschicht eines Laubwalds etwa 1000 Lux messbar.

2 Erkläre, warum die gemessenen Unterschiede nicht unserem Seheindruck entsprechen. Das Auge passt sich durch Adaptation an die geringe Helligkeit im Wald an. So haben wir nicht den Eindruck, dass die Helligkeit im Wald nur etwa ein Zwanzigstel des vollen Tageslichts entspricht.

.Lösungen 3 Protokolliere die gefundenen Tiere und deren Anzahl. Individuelle Zahlen. Nach Angaben der Schutz-gemeinschaft Deutscher Wald befinden sich in 0,3 m3 (1 x 1 m, 30 cm tief) Wald boden: • 2,5 Billionen Mikroorganismen: Bakterien,

Pilze, Algen• 1 Millionen Fadenwürmer• 100 000 Milben• 50 000 Springschwänze• 25 000 Rädertiere• 10 000 Borstenwürmer• 100 Käferlarven• 100 Zweiflüglerlarven• 80 Regenwürmer• 50 Schnecken• 50 Spinnen• 50 Asseln

4 Recherchiere bei ausgewählten Tieren deren Lebensweise. Im Waldboden leben nicht nur Destruenten, wie z. B. Regenwurm oder Springschwänze. Es finden sich auch räuberisch lebende Tiere (z. B. Laufkäfer, Webspinnen). Recherchetipp im Internet: Webseiten des Hypersoil-Projekts der Uni Münster.

Problem InsektensterbenDas sogenannte Insektensterben, das in den letzten Jahren in Deutschland immer größe-re Ausmaße angenommen hat, bereitet den Ökologen große Sorgen. Insekten sind nicht nur in ihrer Rolle als Bestäuber und Nahrungsquelle von großer Bedeutung, sondern übernehmen auch als Destruenten eine wichtige Funktion im Kreislauf der Stoffe.

Der entomologische Verein Krefeld spricht von einem Rückgang der Insekten von 80 % seit den 80er-Jahren. Verantwortlich für den Rückgang ist unter anderem der hohe Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln in der Landwirtschaft. Inwie-fern auch die Klimaveränderung Einfluss auf das Insektensterben hat, ist noch nicht abschließend geklärt.

Zusatzinformation

Rietschel, S.: Insekten treffsicher bestimmen in drei Schritten. BLV, München 2012Literatur- und Medienhinweise

Antonio Berlese war ein italienischer Entomologe (1862 — 1927). Er beschäftigte sich primär mit Schädlingen von Obstbäumen. Zur Untersuchung von Bodenlebewesen erfand er den Berlesetrich-ter, der später von Albert Tullgren durch eine Lampe ergänzt wurde.

Schneiden Sie das obere Drittel einer PET-Flasche ab und stecken Sie dieses wie einen Trichter in den unteren Teil der Flasche. Legen Sie engmaschige Gitter oder Gaze in den oberen Teil der Flasche und leicht befeuchtete Watte in den unteren.

Verdunkeln Sie den unteren Teil der Flasche mithilfe von Tonpapier. Füllen Sie nun etwas Laub streu in den oberen Teil der Flasche und belichten Sie diesen für ca. 24 Stunden. Um dem Licht und der Trockenheit zu entgehen, werden sich die Tiere aus der Laubstreu durch den Fla-schenhals in den abgedunkelten Teil der Flasche bewegen. Das Gitter bzw. die Gaze verhindern, dass auch Laubstreu durch den Flaschenhals fällt. Alternativ können Sie statt der PET-Flasche auch ein Becherglas und einen Trichter verwen-den.

Praktische Tipps

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Illustrator: Stefan Leuchtenberg, Augsburg 23 © Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2018 | www.klett.de | Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.

Illustrator: Stefan Leuchtenberg, Augsburg

Kompost in der Box Der Abbau von abgestorbener Biomasse im Wald verläuft reibungslos. Das ist auch wichtig, landet doch täglich eine beträchtliche Menge an abgestorbenen Pflanzenteilen, Tierleichen und Ausscheidungen auf dem Boden. Verantwortlich für den Abbau sind spezielle Lebewesen, die die abgestorbene Biomasse als Nahrungsquelle nutzen und dem Nahrungskreislauf im Wald dabei wichtige Mineralstoffe zuführen. Man bezeichnet diese Lebewesen als Destruenten. Auch der Mensch macht sich dieses Prinzip des Recyclings zunutze, indem er in seinem Garten Komposthaufen errichtet, dort organische Küchenabfälle entsorgt und den entstehenden Humus zur Düngung verwendet. Julia und Katharina erhalten von ihrer Biologielehrerin die Aufgabe, einen Komposthaufen im Kleinen nachzubilden. Als Behältnis wollen sie eine Holzbox verwenden. Sie füllen die Box mit einigen Obst- und Gemüseresten aus der Küche. Auch einige Blätter aus dem Vorgarten legen sie dazu. Dann stellen sie die Box in der Küche auf die Fensterbank.

1 Aufbau des Experiments „Kompost in der Box“ 1 Nach einigen Tagen gibt der Inhalt des Gefäßes einen fauligen Geruch von sich und es ist noch keine

Zersetzung zu erkennen. Erkläre, was die beiden an ihrem Versuchsaufbau ändern müssen, um ein besseres Ergebnis zu erhalten. Ergänze dazu die Abbildung oben durch Skizzen und Beschriftungen.

2 Die Lehrerin bittet darum, die Temperatur innerhalb des Komposthaufens zu messen. Erläutere, welches

Ergebnis du erwartest. 3 Die Zersetzung von abgestorbener Biomasse im Tropischen Regenwald verläuft viel schneller als im

mitteleuropäischen Wald. Erkläre, ob und wie Julia und Katharina diese Behauptung in ihrem Versuch nachstellen könnten und erläutere das zu erwartende Ergebnis.

4 Trotz der schnellen Zersetzung abgestorbener Biomasse sind die Böden in den meisten Gebieten des

Tropischen Regenwalds vergleichsweise nährstoffarm. Formuliere eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen.

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ARBEITSBLATT Kompost in der Box Lösungen 1 Es fehlt bisher an Destruenten, die die Biomasse zersetzen. Diese können am einfachsten

zugeführt werden, indem man die Box mit Walderde und etwas Laubstreu auffüllt. Da die Kleinstlebewesen sehr schnell austrocknen, sollte man etwas Feuchtigkeit zuführen. Um Zellatmung betreiben zu können, benötigen die Destruenten zusätzlich Sauerstoff. Der Inhalt der Box sollte deshalb nicht zu fest sitzen und ab und zu durchmischt werden. Am einfachsten gelingt dies durch die Zugabe von einigen Regenwürmern, die für eine Durch-mischung des Bodens und damit für den nötigen Gasaustausch sorgen. Zudem sorgen sie für eine Zerkleinerung der Biomasse.

2 Im Kompost herrscht eine höhere Temperatur als außerhalb der Box. Dies liegt daran, dass bei der Zersetzung des organischen Materials durch die Destruenten ein großer Teil der Energie in Form von Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben wird (vgl. Biomassepyra-mide, Schülerbuch S. 23).

3 Im Modellversuch lassen sich nur der Einfluss der Temperatur und der Feuchtigkeit unter-suchen, da es nicht möglich ist, die Bodenbeschaffenheit und die enthaltenen Lebewesen des Tropischen Regenwaldes nachzubilden. Es wird mit zwei Versuchsansätzen gearbeitet, die Bedingungen müssen dabei möglichst exakt übereinstimmen (z. B. gleiche Menge an Streu, Erde, zu zersetzende Biomasse, Lichtverhältnisse). Ansatz 1 wird feucht- (Luftfeuch-tigkeit!) und konstant warmgehalten (z. B. über eine untergeschobene Heizmatte oder in einem kleinen Gewächshaus), Ansatz 2 kühler und weniger feucht. Es ist zu erwarten, dass die Zersetzung im Ansatz 1 schneller verläuft. Dies liegt daran, dass die Destruenten bei höherer Temperatur und Feuchtigkeit eine höhere Aktivität aufweisen.

4 Aufgrund der starken Vegetation werden Nährstoffe nicht im Boden gespeichert, sondern sofort wieder von den Pflanzen und Pilzen aufgenommen. Zudem sorgt der beständige Niederschlag für ein Auswaschen des Bodens.

Praktische Tipps Anlegen eines KompostsDurch das Anlegen eines großen Komposts auf dem Schulgelände lässt sich das erlernte Prinzip vertiefen. Nutzen Sie diesen Kompost, um in regelmäßigem Abstand Proben aus verschiedenen Schichten zu entnehmen, diese auf den Zersetzungsgrad hin zu untersuchen, vorhandene Tiere zu bestimmen und die Temperatur und die Feuchtigkeit innerhalb des Kom-posthaufens zu messen sowie zu vergleichen. Der entstehende Humus ist sehr nährstoffreich und lässt sich für weitere Praktika einsetzen, beispielsweise für Keimungsexperimente, zur Anzucht verschiedener Pflanzen, zum Anlegen eines Schmetterlingsgartens u. v. m. Alternativ können Sie die Schülerinnen und Schüler auch modellhafte Komposthaufen wie auf dem Arbeitsblatt beschrieben einrichten lassen. Sie können diese kleinen Komposthaufen für vergleichende Untersuchungen (z. B. Einfluss von Temperatur, Feuchtigkeit, Regenwürmern etc.) nutzen.

Zusatzinformation Der kurz geschlossene Mineralstoffkreislauf im Tropischen Regenwald Der Boden des Tropischen Regenwalds ist in der Regel viel nährstoffärmer als der mitteleuro-päischer Wälder. Statt im Boden ist die größte Menge der Mineralstoffe in den Pflanzen ge-speichert. Das warme und feuchte Klima sorgt dafür, dass abgestorbene Biomasse am Boden sehr schnell von Destruenten wie Kleinstlebewesen und Pilzen zersetzt wird. Anstatt im Boden in tiefere Schichten zu gelangen, verbleiben die dabei entstehenden Mineralstoffe in der obersten Schicht des Bodens, die von zahlreichen flachen Feinwurzeln durchzogen ist. Diese Wurzeln nehmen die Mineralstoffe zügig wieder auf, bevor diese in tiefere Schichten gelangen können. Im Vergleich zu einem mitteleuropäischen Waldboden, dessen Humusschicht bis ca. 1,5 m in die Tiefe reicht, ist die Humusschicht im Tropischen Regenwald nur ca. 30 cm hoch. Zudem fehlt es meist an Gesteinsschichten unterhalb der Humusschicht, die bei ihrer Verwitte-rung zusätzliche Mineralstoffe in den Boden abgeben. Um an die erforderlichen Mineralstoffe zu gelangen, haben manche Pflanzen spezielle Angepasstheiten entwickelt. Epiphyten, wie z. B. manche Bromelien und manche Orchideenarten, leben als sogenannte „Aufsitzerpflanzen“ auf größeren Bäumen und entnehmen die Mineralstoffe und Wasser über die Blätter und Wurzeln aus der Luft und aus dem Regenwasser auf. Parasitische Pflanzen wie die Mistel dringen mit speziell ausgebildeten Wurzeln (sog. Haustorien) in die Leitungsbahnen ihrer Wirte ein. Carni-vore Pflanzen wie die Kannenpflanzen beziehen Mineralstoffe unter anderem aus gefangenen Insekten. Auch gehen viele Pflanzen symbiotische Lebensgemeinschaften mit Pilzen (Mykorrhiza) oder Bodenbakterien ein. Solche Symbiosen sind auch bei heimischen Arten sehr häufig. Problematisch ist die Abholzung in den Tropischen Regenwäldern. Aufgrund des niedrigen Nährstoffgehalts im Boden bieten sich kaum Möglichkeiten der selbstständigen Regeneration.

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[zu SB S. 26]

1 Beschreibe die verschiedenen Ernährungs-formen der Pilze. Baumpilze wie der Zunderschwamm leben im Holz und ernähren sich davon. Die abgebau-ten Nährstoffe nehmen sie anschließend auf. Außen am Stamm bilden sie Fruchtkörper zur Vermehrung. Ihre Ernährungsweise ist para-sitisch. Parasiten ernähren sich von lebenden Lebewesen und schädigen diese häufig bis zu deren Tod. Viele Bodenpilze wie der Fliegenpilz umgeben mit ihren Hyphen die Wurzeln von Bäumen und dringen sogar in diese ein. Sie entziehen dem Baum Nährstoffe. Im Austausch erleichtern sie ihm die Aufnahme von Wasser und Mineral-stoffen. Eine Wechsel beziehung zwischen Lebe-wesen, die wie hier für beide Arten vorteilhaft ist, nennt man Symbiose.

2 Nenne weitere Beispiele für das Prinzip der Oberflächenvergrößerung. Kiemenblättchen, Lungenbläschen, Dünndarm-zotten, Blätter in der Baumkrone

Lösungen

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[zu SB S. 27]

1 Schließe aus den Abbildungen 1 — 4 auf die jeweilige Bedeutung des Baumes für andere Lebewesen und erläutere sie. siehe Tabelle

Spechthöhle Die Spechthöhle im Baum dient hauptsächlich der Brut und Auf-zucht von Jungtieren sowie dem Überwintern und als sicherer Schlafplatz (Schutz).

Fledermaus in Höhle

Die Fledermaushöhle im Baum schützt die Tiere tagsüber im Schlaf.

Käferlarven mit Fressgang

Die Borkenkäferlarven nutzen die Borke des Baums als Nahrung, die versteckten Gänge schützen vor Fressfeinden.

Fäulnis im Astloch

Pilze und Mikroorganismen nutzen das Holz als Nährstoff-quelle, wobei es zersetzt wird.

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Pilze im Wald [SB S. 26]Material: Bäume als Lebensraum [SB S. 27]


Einstieg/Motivation LeitfrageWie sind Pilze aufgebaut und welche Aufgabe im Ökosystem Wald haben sie?Methodenauswahl• Einstieg über das Bild eines Fliegenpilzes (s. Schülerbuch Seite 26). Thematisierung des

Aufbaus des Pilzes.• Pilzmodell aus der Biologiesammlung beschreiben lassen.• Besuch eines Waldes. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler Pilze suchen oder zeigen

Sie deren Standorte (z. B. „Hexenring” um einem Baum) gezielt. Die Umgebung der Pilze (bestimmte Baumarten) soll in die Pilzbestimmung einbezogen werden (s. auch Praktische Tipps, Lehrerband S. 26). Die Schülerinnen und Schüler sollen Hypothesen zur Bildung von „Hexenringen” aufstellen. (Mögliche Schülerantwort: Die Pilze stehen alle miteinander in Verbindung.)

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten mithilfe des Textes aus dem Schülerbuch S. 26 den Aufbau der Pilze und ihre Ernährungsformen (s. Aufgabe 1).

• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt „Pilz — versteck dich nicht!“ (s. Lehrerband S. 27).

Sicherung • Den Aufbau des Pilzes am Pilzmodell aus der Biologiesammlung zeigen lassen.• Die Schülerinnen und Schüler vergleichen ihre Ergebnisse des Arbeitsblatts „Pilz — versteck

dich nicht!“ (s. Lehrerband S. 27) und korrigieren sie gegebenenfalls.

Vertiefung • Die Schülerinnen und Schüler stellen Pilz-Steckbriefe her.• Darstellung der Problematik bei der Verwendung von Pilzen als Droge.• Exemplarische Vorstellung von genießbaren Pilzen und ihren ungenießbaren Doppelgängern.• Übertragung des Prinzips der Oberflächenvergrößerung auf weitere Beispiele (s. Aufgabe 2

im Schülerbuch S. 26)

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2 Erkläre, warum ein Baum innen hohl sein kann und trotzdem weiterlebt sowie lange Zeit nicht bricht. Die Leitungsbahnen für Wasser und darin gelöste Mineralstoffe sowie den nährstoffhal-tigen Pflanzensaft liegen in der Borke und im Bast. Daher kann ein Baum auch weiterleben, wenn er hohl ist.

3 Erläutere die Nahrungsbeziehung zwischen Pilz und Alge anhand von Abb. 5. Der an der Flechte beteiligte Pilz gibt Säuren an das Gestein ab und löst damit Mine-ralstoffe aus diesem, die er aufnimmt und teilweise mit aufgenommenem Wasser an die Algen oder Cyanobakterien weitergibt. Diese

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Lösungen nehmen Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf und betreiben bei Licht Fotosynthese. So erzeugte Nährstoffe und Sauerstoff geben sie teilweise an den Pilz ab. Das beim Abbau der Nährstoffe gebildete Kohlenstoffdioxid und Wasser nutzt die Alge oder das Cyanobakterium.

4 Erkläre, warum Flechten auf einem Baum-stamm oder Ast (Abb. 6) diesen nicht schädi-gen. Flechten brauchen den Stamm oder Ast nur als Unterlage zum Festhalten. Sie dringen nicht in die Rinde oder das Holz ein und beziehen auch keine Stoffe aus dem Baum. Flechten nehmen Wasser und Mineralstoffe aus dem Regen und der Luft auf.

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WaldspaziergangSie können als motivierenden Einstieg in das Thema „Pilze im Wald“ mit den Schülerinnen und Schülern einen Waldspaziergang durchführen. Orientieren Sie sich kurz zuvor im Wald über den Standort einzelner Pilze. Wenn Sie einen Unter-richtsgang planen, bei dem die Schülerinnen und Schüler selbstständig Pilz-Fruchtkörper sammeln sollen, um diese im Anschluss zu bestimmen, eine Pilzausstellung zu machen oder Sporen-abdrücke herzustellen (s. Zusatzinformation, Lehrerband S. 28), ist es ratsam, Verhaltensre-geln für das Sammeln der Pilze zu vereinbaren: • Legen Sie einen Bezirk fest, in dem die Schüle-

rinnen und Schüler suchen dürfen. • Keiner darf sich zu weit von der Gruppe ent-

fernen.• Pilze dürfen nicht zertreten werden.

• Die gefundenen Pilze werden nicht am Hut, sondern am Fruchtkörper angefasst. Den Fruchtkörper schneidet man ab, man dreht ihn nicht heraus, sonst wird das unterirdische Myzel zerstört und der Pilz kann nicht richtig nachwachsen. Deshalb benötigen Sie für das Sammeln ein Messer. (Vorsicht! Das Abschnei-den übernimmt die Lehrkraft).

• Gesammelte Pilz-Fruchtkörper sollten in einen offenen Korb gelegt werden, damit sie lange frisch bleiben.

• Nach dem Sammeln die Hände gründlich waschen.

Sie können anhand der Pilz-Fruchtkörper auch das Zeichnen (sowohl vor Ort oder auch später in der Schule) von Realobjekten üben.

Praktische Tipps

Woher hat der Fliegenpilz seinen Namen?Der Fliegenpilz ist bei vielen Menschen bekannt. Das hat zum einen mit seiner unverwechsel-baren roten Hutfarbe zu tun und zum anderen damit, dass er giftig ist. Muscimol ist eines der Fliegenpilzgifte. Seine Vorläufersubstanz ist die Ibotensäure. Muscimol wirkt psychogen auf den Menschen, es ist aber auch ein Insektizid. Fliegenpilze wurden in Milch gelegt. Fliegen, die

davon tranken, starben; daher der Name Fliegen-pilz. Wenn Menschen den Fliegenpilz essen, wirkt hauptsächlich das Gift Muscarin. Dieses beeinflusst das vegetative Nervensystem. Neben Halluzinationen treten vor allem vollständige Verwirrtheit mit starker motorischer Unruhe, Schweißausbrüche, Brechreiz, Kreislaufversagen durch Verlangsamung der Herztätigkeit bis hin zum Atemstillstand auf.

Zusatzinformation

Gerhardt, E.: Der große BLV Pilzführer für unterwegs. BLV, München 2017Laux, H. E.: Der große Kosmos-Pilzführer. Kosmos, Stuttgart 2015

Filme: filmsortiment.de „Pilze” ZLC043.01 filmsortiment.de „Pilze, das unbekannte Reich” ZLH159.01


• Zusätzliches ARBEITSBLATT „Kennst du dich mit Pilzen aus?“ Kapitel 1: Ökologie; 1. 1 Ökosystem Wald

Daten auf DVD &

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Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen 27



Pilz — versteck dich nicht! Wenn du im Wald auf Entdeckungstour gehst und unter der Rinde eines alten Baumstumpfes nachsiehst, kannst du manchmal ein Netz aus weißen Fäden finden. Diese Fäden nennt man Hyphen. Sie bilden ein weitverzweigtes Geflecht, das Myzel. Auf dem Waldboden in der Nähe von Bäumen kannst du dagegen verschiedene Fruchtkörper von Pilzen bestaunen. Fruchtkörper und Myzel bilden zusammen den Pilz. Den auffälligsten Fruchtkörper hat der Fliegenpilz. Sein roter Hut leuchtet schon von Weitem. Unter dem Hut befinden sich Lamellen. In ihnen werden die Sporen gebildet, die durch den Wind für die Weiterverbreitung des Pilzes sorgen. Der Fliegenpilz ist ein Lamellenpilz. Der Hut wird von einem Stiel getragen. Unterhalb des Hutes befindet sich der Ring. Dieser ist genauso wie der Fuß des Pilzes ein Teil der Hülle, aus der der Pilz gewachsen ist. Die Zellwände der Pilze enthalten Chitin und keine Chloroplasten. Pilze können daher keine Fotosynthese betreiben und müssen ihre Nährstoffe mithilfe der Hyphen aus ihrer Umgebung entnehmen.

1 Aufbau des Fliegenpilzes 1 Beschrifte mithilfe des Textes den Aufbau des Fliegenpilzes. 2 Pilze sind keine Pflanzen, sondern bilden ein eigenes Reich. Als Destruenten spielen sie eine wichtige

Rolle im Stoffkreislauf. Informiere dich und erkläre diese Aussage.

3 Erkläre, warum angeschimmeltes Brot im Ganzen weggeworfen werden soll, und es nicht ausreicht, nur

den schimmeligen Brotteil zu entfernen.

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ARBEITSBLATT Pilz — versteck dich nicht!Lösungen 1 (1) Hut, (2) Lamellen, (3) Stiel, (4) Myzel, (5) Spore, (6) Ring, (7) Fuß

2 Pilze haben in ihren Zellwänden Chitin (wie Insekten), sie besitzen keine Chloroplasten und können keine Fotosynthese betreiben. Sie sind deshalb keine Pflanzen. Die benötig-ten Nährstoffe und Wasser ziehen die Pilze mithilfe der Hyphen aus ihrer Umgebung.

Pilze sind Destruenten, da sie tote pflanzliche und tierische Stoffe in Mineralstoffe zer-setzen. Diese tragen dann zur Humusbildung bei und dienen Pflanzen als Dünger.

3 Wenn der Schimmelpilz Brot befallen hat, muss man das gesamte Brot entsorgen. Auch wenn der Schimmel nur an einzelnen Stellen durch eine weiße bzw. grünliche Verfärbung sichtbar ist, so durchzieht das Myzel als verzweigtes Netz das Brot.

Praktische Tipps AnschauungsmaterialEs ist für die Schülerinnen und Schüler sehr motivierend, den Aufbau von Pilzen an Real- objekten zu lernen. Sollten Sie das Thema „Pilze“ zu einer Zeit im Jahr besprechen, in der keine Pilze wachsen, greifen Sie auf Modelle aus der Biologiesammlung zurück oder kaufen Sie unterschiedliche Pilze im Supermarkt ein.

Zusatzinformation Herstellen eines SporenabdrucksUm die Sporen der Pilze sichtbar zu machen, können Sie mit den Schülerin- nen und Schülern einen Sporenabdruck herstellen. Material: Lamellenpilze, Messer, Papier, Tesafilm oder KlebefolieDurchführung:1. Trennen Sie den Hut vorsichtig vom

Stiel. Vermeiden Sie dabei, die Lamellen zu berühren.

2. Legen Sie den Hut auf ein weißes Blatt Papier.

3. Stellen Sie alles über Nacht auf die Fensterbank.4. Heben Sie am nächsten Tag den Hut vorsichtig an und fixieren Sie das Sporenmuster mit

Tesafilm oder großflächiger Klebefolie.

Beachten Sie, dass einige Pilze helle und andere dunkle Sporen haben. Je nach Sporenfärbung sollten Sie weißes oder schwarzes Papier verwenden.

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Einstieg/Motivation LeitfrageWarum gehen in einem stabilen Ökosystem in der Regel keine Stoffe verloren?Methodenauswahl• Problematisieren Sie, dass die Pflanzen für die Fotosynthese ständig Kohlenstoffdioxid aus

der Luft entnehmen und umwandeln, die Menge des Kohlenstoffdioxids in der Atmosphäre jedoch trotzdem nicht abnimmt. Sammeln Sie Hypothesen, wodurch der Nachschub an Koh-lenstoffdioxid gesichert wird.

• Zeigen Sie unterstützend die Abbildung 2 im Schülerbuch S. 28. Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen ersten Eindruck vom Stoffkreislauf von Kohlenstoffatomen im Ökosystem Wald. Weisen Sie darauf hin, dass in einem stabilen Ökosystem in der Regel keine Stoffe verloren gehen.

• Es empfiehlt sich, zu Beginn dieses Themas die Prozesse der „Fotosynthese“ und „Zellatmung“ zu wiederholen (s. Praktische Tipps und Zusatzinformation, Lehrerband S. 30).

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler lesen den Text „Lokaler Kohlenstoffkreislauf“ im Schülerbuch S. 28/29 und erläutern schriftlich die Abbildung 3 (s. Schülerbuch S. 29, Aufgabe 1).

• Bearbeitung des Arbeitsblatts „Der Stoffkreislauf des Waldes“ (s. Lehrerband S. 31).

Sicherung • Besprechung des Kohlenstoffkreislaufs im Wald (s. Lösungen unten, Aufgabe 1).• Korrektur der Schülerlösungen zum Arbeitsblatt „Der Stoffkreislauf des Waldes“ (s. Lehrer-

band S. 32).

Vertiefung • Übertragen Sie das Prinzip des Stoffkreislaufes auf den Stickstoffkreislauf. In Partnerarbeit er-klären sich die Schülerinnen und Schüler dazu gegenseitig die Abbildung 4, Schülerbuch S. 29.

• Besprechen Sie mit den Schülerinnen und Schülern die Auswirkungen intensiver Holzentnahme auf den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf im Wald (s. Schülerbuch S. 29, Aufgabe 3).

• Holz gilt als klimafreundlicher Brennstoff, weil er den Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmo-sphäre nicht erhöht. Lassen Sie diese Aussage von den Schülerinnen und Schülern diskutie-ren. Sie werden erkennen, dass bei der Verbrennung von Holz nur so viel Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden kann, wie zuvor durch die Fotosynthese des Baums aus der Atmosphäre aufgenommen wurde.

• Thematisieren Sie das Prinzip des Recyclings, d. h. die Rückführung von Stoffen in den Stoff-kreislauf bzw. deren Wiederverwendung. Besprechen Sie, welche Stoffe für ein Recycling geeignet sind und welche Schwierigkeiten beim Recycling auftreten können. Falls es die Zeit zulässt, kann das Thema „Recycling“ auch in einem kurzen Projekt aufgegriffen werden (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 30).

[zu SB S. 28/29]

1 Erläutere Abbildung 3. Durch die Fotosynthese produzieren die Produ-zenten im Wald 240 t Biomasse pro Jahr und Hektar. Davon wird die Hälfte für die eigene Energiebereitstellung verwendet. Der Rest wird folgendermaßen in Biomasse gespeichert: Blätter 40 t, Zweige 25 t, Stämme 25 t, Wurzeln 20 t und Kräuter 10 t. Die anderen Lebewesen im Wald produzieren viel weniger Biomasse: Pflanzenfresser 8 t, Fleischfresser 0,02 t und Destruenten 8 t. Jedes Jahr fallen auf einem Hektar auch 20 t Humus an.

2 Im Mittelalter wurden in Wäldern im Sommer Schweine gehalten. Erkläre deren Einflüsse auf die Stoffkreisläufe. Die Schweine fressen Kräuter und Früchte (z. B. Eicheln und Bucheckern) im Wald und entziehen dem Ökosystem somit Biomasse mit Nährstoffen. Diese Stoffe stehen nicht mehr

Lösungen

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für Stoffkreisläufe zur Verfügung und können beispielsweise nicht mehr durch Destruenten abgebaut werden. Damit fehlen dem Wald-boden auch die entsprechenden Mineralstoffe. Durch intensive Beweidung wird der Boden mineralstoffarm und das Wachstum der Bäume gebremst.

3 Erkläre die Auswirkungen intensiver Holz-entnahme auf den Kohlenstoff- und den Stickstoffkreislauf im Wald. Durch eine intensive Holzentnahme wird Bio-masse mit Nährstoffen aus dem Ökosystem entfernt. Somit stehen weniger Stoffe für den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf zur Verfü-gung. Insbesondere ein Mangel an Stickstoff-stoffverbindungen könnte das Wachstum der Pflanzen behindern. Die Produktivität des Ökosystems wird dadurch geringer.

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Lokale Stoffkreisläufe im Wald [SB S. 28/29]

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30 NATURA_LB 9/10 BW_049253 Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen

Sonnenenergie/Licht

Sauerstoff

Sauerstoff

Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffdioxid

Chloroplast

MitochondriumWasser

Wasser

Energie

Traubenzucker

RecyclingDie meisten Produkte enthalten wertvolle Roh-stoffe, die nach der Entsorgung verloren gehen würden. Deshalb bemüht man sich darum, diese Stoffe wiederzuverwerten oder dem Stoffkreis-lauf zurückzuführen. Für eine Wiederverwertung eignen sich alle Metalle, viele Kunststoffe, Papier und Glas. Obwohl der Aufwand der Mülltren-nung sehr hoch ist, lohnt er sich wirtschaftlich

und ökologisch. Gesetze wie das Flaschenpfand, das in den letzten Jahren auch auf Plastikfla-schen und Dosen ausgeweitet wurde, unterstüt-zen die Bemühungen. Organische Stoffe lassen sich recht leicht dem Stoffkreislauf zurückführen. Dies geschieht bereits in vielen Haushalten über die Kompos-tierung.

Zusatzinformation

Wiederholung: Fotosynthese und ZellatmungBei der Komplexität des Stoffkreislaufs emp-fiehlt es sich, im Vorfeld die Vorgänge bei der „Fotosynthese“ und der „Zellatmung“ noch einmal grundlegend zu wiederholen. Achten Sie darauf, dass die Schülerinnen und Schüler nicht davon sprechen, dass Pflanzen Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff umwandeln, da dies fachlich falsch ist und sich ansonsten zu stark einprägt. Stattdessen können sie z. B. sagen, dass Pflanzen Kohlenstoffdioxid aufneh-men, der zum Aufbau von Glucose benötigt wird, wobei Sauerstoff entsteht.

RecyclingDas Thema „Recycling“ wird zwar bereits in der Unterstufe im BNT-Unterricht behandelt, trotz-dem sollte es aufgrund seiner großen Bedeu-tung im Umweltschutz auch in der Mittel- und Oberstufe noch einmal aufgegriffen und vertieft werden. Dies kann z. B. in Form eines Referats geschehen, das Thema sollte dann aber näher eingegrenzt werden (z. B. „Plastikmüll in den Weltmeeren“, „Der Lebensweg einer PET- oder einer Glasflasche“, „Recycling eines Mobiltele-fons“). Die genannten Themen eignen sich auch für eine Projektarbeit mit der gesamten Klasse. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler z. B. in Kleingruppen recherchieren, aus welchen Ein-zelteilen ein Mobiltelefon zusammengesetzt ist, unter welchen Bedingungen die Stoffe (v. a. die Edelmetalle) gewonnen werden, wie die Produk-tionszahlen aussehen und wie ein Mobiltelefon sinnvoll recycelt werden kann. Anschließend kann eine Sammelaktion innerhalb der Klasse oder sogar der gesamten Schule durchgeführt werden. Die gesammelten Mobiltelefone können anschließend gespendet werden (s. auch Zusatz-information).

Praktische Tipps

2 Schema zum Ablauf des Recyclings eines Mobiltelefons

Manuelle Zerlegung im Verwertungsbetrieb

Akkus, Batterien

Weiterverwertung oder Entsorgung

Glas undFlüssigkristalle

Schmelzofen inScheideanstalt

Metallstaub Kunststoff-granulat

Keramik

Gold, Silber, Palladium,Tantal, Zinn, Kupfer

*ABS-Kunststoff Restkunststoff

Müllverbrennungs-anlage

Wiederverwendung (z. B. in neuen Mobiltelefonen)

Display Platine Gehäuse

Schredder

*ABS-Kunststoff: Acralnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (Kunststoff, der wie z. B. Polyethen verwendet wird)

Film: www.fwu-mediathek.de „Lebensraum Wald — ein besonderes Ökosystem“ (mit Arbeitsblättern, didaktischen Hinweisen und ergänzenden Unterrichtsmaterialien)


1 Fotosynthese und Zellatmung

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Illustrator: Otto Nehren, Achern 31 © Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2018 | www.klett.de | Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten.

Illustrator: Otto Nelren, Achern

Der Stoffkreislauf des Waldes Du hast bereits gelernt, dass es in einem Ökosystem Produzenten, Konsumenten und Destruenten gibt. Wenn zum Beispiel eine Maus von einem Waldkauz gefressen wird, dann gehört das zum Kreislauf des Lebens. In so einem Kreislauf gibt es keine „Abfallprodukte“. Produzenten, Konsumenten und Destruenten sorgen gemeinsam dafür, dass die Biomasse ständig wiederverwertet wird. Damit diese Zusammenhänge im Ökosystem Wald deutlich werden, sollte Andreas als Hausaufgabe einen Text über den „Stoffkreislauf im Wald“ schreiben. Leider hat er in diesem Text 10 Fehler gemacht.

1 Andreas’ Hausaufgabe zum „Kreislauf der Stoffe” 1 Lies dir Andreas’ Text gut durch und markiere alle Fehler, die du findest.

2 Korrigiere die Fehler mithilfe der Abbildung und schreibe den korrigierten Text in dein Heft.

Der Stoffkreislauf des Waldes Alle Pflanzen im Wald, wie Bäume, Sträucher oder Kräuter, erzeugen mithilfe der Sonnen-energie aus Glucose, Wasser und Mineralstoffen große Mengen an organischen Stoffen. Das sind Holz, Blätter, Nadeln oder Früchte. Dadurch wird der größte Teil des Kohlenstoffdioxids durch die Zellatmung als Biomasse gebunden. Durch die Fotosynthese wird ein kleiner Teil an Sauerstoff nachts von den Pflanzen wieder ausgeatmet und so der Luft wieder zugeführt. Von den Pflanzen ernähren sich die Konsumenten 1. Ordnung, wie z.B. Mäuse oder Buntspechte. Pflanzenfresser dienen den Konsumenten 1. Ordnung (z.B. Waldkauz, Fuchs) als Nahrungsquelle.

So nehmen sie das organische Material auf, das sie zum Über-leben brauchen. Die organischen Reste, wie z.B. Kot oder tote Tiere/Pflanzen, werden von den Produzenten zersetzt. Einige organische Substanzen werden von Bakterien und Pilzen zu anorganischen Verbindungen wie Mineralstoffe und Stärke abgebaut, die für die Produzenten zur Fotosynthese wichtig sind. Nur Destruenten und Produzenten

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