Tiere bestehen aus Zellen Praktikum: Mikroskopieren von ... · Literatur- und Medienhinweise,...

1 Ökosystem Wald 33

1. 1 Erkunden eines Ökosystems

NATURA_LB 2_NRW_049523 Illustrator: Otto Nehren, Achern

[zu SB S. 34]

1 Stelle tabellarisch Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen pflanzlichen und tierischen Zellen heraus.

2 Erläutere anhand von Abb. 1, was eine Zelle und was ein Gewebe ist. Gewebe bestehen aus Zellen. Eine einzelne Zelle ist ein Raum, der Zellplasma und Zell- organellen enthält und vom Rest des Gewebes durch eine Zellmembran abgegrenzt wird.

Lösungen

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[zu SB S. 35]

1 Mikroskopiere das Präparat und zeichne eine Zelle. Beschrifte die Bestandteile der gezeich-neten Zelle. siehe Abbildung

Tiere bestehen aus Zellen [SB S. 34]

Praktikum: Mikroskopieren von tierischen Zellen [SB S. 35]

So können Sie mit dem Thema arbeiten

Einstieg/Motivation LeitfrageWie ist eine tierische Zelle aufgebaut?MethodenauswahlBeginnen Sie die Unterrichtsstunde mit folgender Aussage: „Menschen, Tiere und Pflanzen haben alle die gleichen Zellen!“. Warten Sie Schüleräußerungen ab und notieren Sie diese an der Tafel. Als weiteren Impuls können Sie die Abbildungen einer tierischen und einer pflanz-lichen Zelle auf den Overhead-Projektor legen. Jetzt sehen die Schülerinnen und Schüler die Unterschiede deutlich und können Ihre zu Anfang gemachte Aussage falsifizieren.

Erarbeitung • Lesen des Schülerbuchtextes S. 34 • Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten die Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch S. 34.• Überprüfen der Hypothesen vom Stundenanfang.• Zeigen Sie den Film „Wunderwelt Zelle“ (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 34). • Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich anhand des Praktikums im Schülerbuch S. 35

das Mikroskopieren ihrer eigenen Mundschleimhautzellen und bearbeiten die Aufgabe 1.

Sicherung • Vergleich und Korrektur der Schülerlösungen zu den Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch S. 34.• Die Schülerinnen und Schüler gestalten in Gruppenarbeit mithilfe der Informationen im

Schülerbuch S. 35 ein räumliches Zellmodell.

Vertiefung • Bearbeitung des Arbeitsblatts „Von der Zelle zum Organismus“ (s. Lehrerband S. 35). • Mikroskopieren von Fertigpräparaten verschiedener tierischer Zellen.• Rechercheauftrag als Hausaufgabe: Die Schülerinnen und Schüler informieren sich darüber,

wann, wie und von wem Zellen zuerst entdeckt wurden (s. Zusatzinformation, Lehrerband S. 34).

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen. Die Schülerinnen und Schüler können Kenntnisse über den Bau und die Funktion tierischer Zellen wiedergeben. Sie können die Unterschiede zwischen pflanzlichen und tierischen Zellen beschreiben und erklären. Basiskonzept: System

Tierische Zellen Pflanzliche Zellen Pflanzliche Zellen Tierische Zellen

Zellmembran Zellmembran Chloroplasten keine

Zellplasma Zellplasma Vakuole keine

Mitochondrien Mitochondrien Zellwand keine

Zellkern Zellkern

Gemeinsamkeiten Unterschiede

NATURA_LB 2_NRW_04952334 Fotos: Ullstein Bild GmbH (Granger Collection), Berlin; Deutsches Museum, München

Film: Nilsson, L.: „Wunderwelt Zelle“, www.planet-schule.deLiteratur- und Medienhinweise

Modell einer ZelleSie finden im Schülerbuch auf Seite 35 Anregun-gen zum Bau eines Zellmodells (s. „Räumliches Zellmodell”). Hier kann anstelle einer durchsich-tigen Plastikschale als „Zellhülle“ beispielsweise auch ein mit Pappmaché beklebter Luftballon verwendet werden, der nach dem Trocknen teil-weise aufgeschnitten wird. Die Zellmodelle kön-nen von den Schülerinnen und Schülern in Form einer Ausstellung präsentiert werden. Dies spart gegenüber Einzelpräsentationen im Plenum Zeit und ermöglicht Diskussionen in Kleingrup-pen beim „Durchwandern“ der Ausstellung. Im Anschluss daran bietet sich eine Modellkritik an. Das biologisch korrekteste Modell oder auch das kreativste Modell könnte prämiert werden.

Historischer Einstieg in das Thema ZellenAls Alternative zu dem auf der vorhergehenden Seite vorgestellten Unterrichtseinstieg bietet sich auch eine historisch orientierte Einführung in das Thema an. Nach einer kurzen Informa-tion zu der Person Robert Hookes und seinen Forschungen zeigen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern das mikroskopische Bild eines Kork-scheibchens, wie es Robert Hooke sehen und zeichnen konnte. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst beschreiben, was sie erkennen, und anschließend Hypothesen aufstellen, worum es sich bei den Strukturen handeln könnte.

Praktische Tipps

Die Entdeckung der Zellen• Die Entwicklung des Lichtmikroskops im

17. Jahrhundert ermöglichte die genauere Untersuchung von biologischen Objekten und führte so schließlich zur Erkenntnis, dass organische Gewebe aus vielen Zellen zusam-mengesetzt sind. Der Begriff „Zelle” geht auf den englischen Gelehrten Robert Hooke (1635 — 1703) zurück, der bei der mikroskopi-schen Betrachtung von Korkscheiben feststellte, dass diese aus unzähligen kleinen Einheiten bestehen.

• Hooke bezeichnete diese Einheiten als „Zellen“. Obwohl es sich bei den von Hooke beschriebe-nen Zellen lediglich um die Wände der schon abgestorbenen verkorkten Zellen (Korkzellen) handelte, setzte sich der Begriff „Zelle“ durch und wurde wenig später auf lebende Zellen übertragen.

• Im 19. Jahrhundert konnten der Zoologe Theo-dor Schwann sowie der Botaniker Matthias Schleiden zeigen, dass alle lebenden Gewebe aus Zellen aufgebaut sind. Es setzte sich die Erkenntnis durch, dass alle Zellen durch Tei-lung bereits vorhandener Zellen entstehen. Warum sind Zellen meist mikroskopisch klein?

• Mycoplasmen, eine Gruppe von Bakterien, sind mit einer Größe von 0,1 bis 1 μm im Durch-messer die bisher kleinsten erforschten Zellen. Zellen können nicht unbegrenzt klein sein, da genug Platz für ausreichend DNA, Enzyme und Zellorganellen sein muss. Andererseits können Zellen auch nicht unbegrenzt groß werden, da sonst das Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen zu ungünstig wird, um noch eine ausreichende Versorgung des Zellinneren durch die Plasmamembran zu ermöglichen: Es müssen Nährstoffe, Abfallstoffe sowie Stoff-wechselgase durch die Membran hinein und hinaus transportiert werden. Die Menge, der die Membran passierenden Stoffe, ist aber pro Quadratmikrometer und Sekunde begrenzt.

• Die meisten Bakterien weisen einen Durch-messer von 1 bis 10 μm auf, Eukaryotenzellen einen zwischen 10 und 100 μm. Die menschli-che Eizelle ist etwa 110 bis 140 μm groß und kann gerade noch mit dem menschlichen Auge erkannt werden (s. auch Lehrerband S. 36).

Zusatzinformation

2 Vergleiche deine Zeichnung mit dem Bau einer tierischen Zelle (s. Seite 34). Fallen dir Abweichungen auf, so finde Erklärungen dafür. Die Zellen sind unregelmäßig geformt, selten kugelig. Zellkern und äußere Begrenzung sind gut erkennbar, jedoch nicht die sehr dünne Zellmembran. Mitochondrien können nicht erkannt werden; sie sind zu klein.

3 Das Mikroskop kann immer nur auf eine hauchdünne Ebene scharfgestellt werden. Man spricht auch von einem optischen Schnitt. Der Rest der Zelle bleibt unscharf. Lege drei optische Schnitte gedanklich durch das Zellmodell und skizziere das Ergebnis. individuelle Lösung

Lösungen

1 Korkzellen aus Hookes Werk „Micrographia“

35© 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.

Illustratoren: Jörg Mair, München; Wolfgang Herzig, Essen; Nora Wirth, Frankfurt; Stefan Leuchtenberg, Augsburg; Ingrid Schobel, Hannover

Von der Zelle zum Organismus

Lebewesen wie das Pantoffeltierchen oder das grüne „Augentier-chen“ Euglena sind Einzeller. Sie bestehen aus nur einer einzigen Zelle, die Nahrung aufnimmt, sich bewegt, wachsen und sich ver-mehren kann. Wie du weißt, sind die Menschen, Tiere und Pflanzen dagegen aus vielen verschiedenen Zelltypen aufgebaut, die jeweils eine ganz bestimmte Aufgabe erfüllen. Damit der vielzellige Orga-nismus als Einheit funktionieren kann, sind seine Zellen auf ver-schiedenen Organisationsebenen angeordnet: Zellen mit gleicher Funktion sind in vielzelligen Organismen zu einem sogenannten Gewebe verbunden. Verschiedene Gewebe bilden zusammen eine Funktionseinheit, ein Organ, mehrere Organe arbeiten im Organis-mus zusammen.

1 Unterstreiche die verschiedenen Organisationsebenen eines vielzelligen Organismus im Text und schreibe ihre Bezeich-nungen geordnet auf die Beschriftungslinien (1 — 4).

2 Notiere jeweils eine kurze Definition der verschiedenen Orga-nisationsebenen auf den Beschriftungslinien unter 1 — 4.

3 Schneide die Bilder unten aus und klebe sie entsprechend ihrer Organisationsebene rechts an die passende Stelle (1 — 4).

4 Finde für jedes Bild eine Bildbezeichnung. Notiere diese jeweils über die aufgeklebten Bilder.

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Pantoffeltierchen Euglena 1

4

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ARBEITSBLATT Von der Zelle zum OrganismusLösungen 1 und 3

Zelle, Gewebe, Organ, Organismus

2 Zelle: kleinste lebende Einheit vielzelliger Organismen Gewebe: besteht aus gleichartigen Zellen Organ: besteht aus verschiedenen Geweben Organismus: gesamtes Lebewesen

4 Muskelzelle, Muskelgewebe, Herz, Mensch

Praktische Tipps Wunderwelt ZelleDer Film „Wunderwelt Zelle“ (29 : 02 min; s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 34) zeigt äußerst beeindruckende Bilder verschiedener Zellen des menschlichen Körpers, mit hochspezialisierter Kameratechnik aufgenommen durch den schwedischen Fotografen Lennard Nilsson.

Zusatzinformation Verschiedene Zellen im menschlichen KörperDer menschliche Körper besteht aus ca. 75 000 Milliarden Zellen. Die verschiedenen Zelltypen im menschlichen Körper haben eine unterschiedliche Lebensdauer. Die Weißen Blutzellen beispielsweise überdauern nur einige Tage, Hautzellen im Durchschnitt zwei bis vier Wochen, wohingegen Haarfollikelzellen oder Sinneszellen auf der Netzhaut überhaupt nicht erneuert werden.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereiche „Schwerpunkt Fachwissen“ sowie „Schwerpunkt Erkenntnisgewinnung“: Die Schülerinnen und Schüler lernen die biologischen Organisationsebenen eines Lebewe-sens kennen. Basiskonzepte: „Struktur und Funktion“ sowie „System“: Die unterschiedlichen biologischen Organisationsebenen erfüllen jeweils bestimmte Funktionen. Der Organismus kann in ver-schiedene Organisationsebenen (Kompartimente) eingeteilt werden, und er wird erst durch die funktionierende Zusammenarbeit der verschiedenen Ebenen lebensfähig.



NATURA_LB 2_NRW_049523

Nahrungsbeziehungen im Wald [SB S. 36]

Material: Nahrungsbeziehungen [SB S. 37]

[zu SB S. 36]

1 Erkläre den Unterschied zwischen einem Nahrungsnetz und einer Nahrungskette. Mithilfe von Nahrungsketten lassen sich ein-fache Nahrungsbeziehungen verständlich dar-stellen. In der Natur kommen solche einfachen Nahrungsketten jedoch nicht vor. In einem Ökosystem gibt es unterschiedliche Tier- und Pflanzenarten und die Nahrungsbeziehungen

Lösungen

0 der Arten untereinander sind sehr komplex. So werden die Produzenten eines Ökosystems von mehreren Konsumenten 1. Ordnung gefressen und auch ein Konsument 1. Ordnung hat in der Regel mehrere Fressfeinde. Anhand von Nahrungsnetzen lassen sich diese komplexen Nahrungsbeziehungen besser darstellen.


Einstieg/Motivation LeitfrageWer frisst was im Wald?MethodenauswahlIm Schülerbuch auf Seite 36 finden Sie anhand von vier Fotos die Darstellung einer Nahrungs-kette. Kopieren Sie die Darstellung auf Folie und schneiden Sie die Fotos aus. Legen Sie die vier Bilder 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. 36 und beantworten Aufgabe 1.• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt „Wer frisst was?“ (s. Lehrerband

S. 39, davon Aufgabe 1) in Partnerarbeit.

Sicherung • Besprechung der Ergebnisse zu Aufgabe 1 des Arbeitsblatts „Wer frisst was?“ (s. Lehrerband S. 39) und ihre Übertragung in das Biologieheft.

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

Vertiefung • Erklärung der Stabilität von Ökosystemen mithilfe der Bearbeitung der Aufgabe 2 auf dem Arbeitsblatt „Wer frisst was?“ (s. Lehrerband S. 39).

• Bearbeitung der Aufgaben 2 – 4 im Schülerbuch S. 37.• Thematisierung von Räuber-Beute-Beziehungen in Bezug auf das biologische Gleichgewicht.• Einsatz der didaktischen DVD „Lebensraum Wald — Ein besonderes Ökosystem” (s. Literatur-

und Medienhinweise, Lehrerband S. 38).

Kompetenzerwerb Kompetenzbereiche: In der Einstiegs- und Erarbeitungsphase liegt der Schwerpunkt auf der Erkenntnisgewinnung und dem Fachwissen. Die Schülerinnen und Schüler können begründet Aussagen zum Nahrungserwerb der gezeigten Tiere formulieren und diese in eine Beziehung zueinander setzen. In der Sicherungsphase bietet es sich an, den Schwerpunkt auf die Kom-munikation zu legen. Die Schülerinnen und Schüler können eigene Arbeitsergebnisse und Kenntnisse kommunizieren und die Fachsprache benutzen. Basiskonzept: System

Reh Borkenkäfer Grasfrosch Kreuzotter

Lebens-raum

Waldlichtungen, Waldrand-zonen, Agrarflächen

geschädigte Nadel- und Laubwälder

lichte Wälder, Gewässer

Strauchschicht, Waldrand

Nahrung Pflanzen (bevorzugt hüft-hohen Bewuchs)

Saft der Baumrinde, Pflanzenmaterial

Insekten Frösche, Kleinsäuger

Feinde Fuchs, Wolf, Luchs kleine Vögel, Insekten Greifvögel, Ringel-natter, Fuchs

Greifvögel, Fuchs, Wildschwein

[zu SB S. 37]

1 Erstelle mithilfe eines Bestimmungsbuches die Steckbriefe von Reh, Borkenkäfer, Grasfrosch und Kreuzotter.

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Steckbriefe erstellenAls vorbereitende Hausaufgabe oder als beglei-tenden Arbeitsauftrag zum Thema „Nahrungs-beziehungen im Wald“ können die Schülerinnen und Schüler Tiersteckbriefe zu vorgegebenen Waldtieren anfertigen (s. Schülerbuch S. 37, Auf- gabe 1). Stellen Sie hierfür mehrere Bestimmungsbücher oder andere passende Literatur zur Verfügung. Sie können der Klasse auch exemplarisch Bilder

oder Stopfpräparate verschiedener Tierarten (Vogel, Fuchs etc.) vorstellen. Die Schülerinnen und Schüler wählen dann eine Tierart aus und recherchieren zu Hause oder in der Schule im Internet und in Büchern nach Informationen zur ausgewählten Waldtierart. Für die Inhalte der Tiersteckbriefe sollten vorher Kriterien festge-legt werden: der bevorzugte Aufenthaltsort im Wald, die Fressgewohnheiten, die Nahrungsquel-len usw.

Praktische Tipps

Didaktische DVD „Lebensraum Wald — Ein besonderes Ökosystem”, FWUInteraktive Animation: „Gift in der Narungskette Wald”, www.planet-schule.de

Literatur- und Medienhinweise

2 Zähle möglichst viele Nahrungsketten aus Abb. 1 auf. Gras Waldmaus Fuchs Ameise Borkenkäfer Buntspecht Sperber Viele weitere Nahrungsketten sind möglich.

3 Durch den Einfluss des Menschen sterben zurzeit weltweit sehr viele Arten von Lebewe-sen aus oder sind vom Aussterben bedroht. Stelle eine Hypothese auf, welche Konse-quenzen dies langfristig für Ökosysteme haben könnte. Durch das Aussterben bestimmter Arten kön-nen wichtige Teile von Nahrungsnetzen fehlen und ggf. nicht ersetzt werden. Wenn die Kon-sumenten der ausgestorbenen Art nicht auf andere Nahrung ausweichen können, bedeutet dies das Aussterben dieser Konsumenten. Solch eine Kettenreaktion kann negative Fol-gen für das ganze Ökosystem haben, sodass es im schlimmsten Fall aus seinem biologischen Gleichgewicht gerät.

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4 In einem Naturpark der USA verschwanden vor ca. 100 Jahren die letzten Wölfe. Daraufhin wuchsen in diesem Park weniger Laub- und Nadelbäume. Erläutere diesen Sachzusam-menhang. Wölfe fressen u. a. Rehe. Diese wiederum er-nähren sich von Pflanzenmaterial, sehr gerne auch von Knospen. Wenn der Konsument Wolf fehlt, können sich die Rehe rasant vermehren. Dies hat zur Folge, dass der Bestand von Laub- und Nadelbäumen sinkt.

.Lösungen


Illustrator: Prof. Jürgen Wirth, Dreieich

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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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

Wer frisst was?

Die Tiere im Wald sind täglich mit der Nahrungs-suche 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 Pflan-zen. Pflanzenfresser werden als Konsumenten 1. Ord-nung bezeichnet, die Eichenwicklerraupe 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, gibt es Überschneidungen und eine lineare Anordnung genügt nicht mehr: Nahrungsnetze entstehen.



ARBEITSBLATT Wer frisst was?

Lösungen 1 individuelle Lösungsmöglichkeiten (s. auch Schülerbuch S. 37, Abb. 1). 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 Bei 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. 38)Die didaktische DVD „Lebensraum Wald — Ein besonderes Ökosystem” bietet eine Reihe von Materialien wie Filme, Animationen, Grafiken und Bilder.

Mithilfe der Animation „Gift in der Nahrungskette Wald“ können die Schülerinnen und Schüler interaktiv 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 Schülerbuch S. 46/47).

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.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich „Schwerpunkt Erkenntnisgewinnung”: Die Schülerinnen und Schüler erstel-len komplexe Nahrungsnetze und erkennen, dass ein Ökosystem stabil ist, wenn die Vielfalt und die Anzahl an Lebewesen über längere Zeit hoch ist. Basiskonzept „System”: Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Bedeutung der Stoff- und Energieumwandlung, indem sie Nahrungsbeziehungen zeichnen und Nahrungsketten und Nahrungsnetze erstellen.




Totes Material wird zersetzt [SB S. 38]

Pilze und ihre Bedeutung für den Wald [SB S. 39]

[zu SB S. 38]

1 Erläutere die Funktion, die die Destruenten im Ökosystem Wald haben. 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.

2 Skizziere einen Mineralstoffkreislauf im Ökosystem Wald. Berücksichtige dabei die Produzenten, Konsumenten und Destruenten. individuelle Lösung, z. B.:

Lösungen

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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 Mineralstoffe wieder in den Boden freigesetzt werden können. Dadurch wird das Wachstum der Pflanzen gestört, wenn dies regelmäßig geschieht.

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Einstieg/Motivation Leitfragen• Was passiert mit toten Lebewesen?• Wie sind Pilze aufgebaut und welche Aufgabe haben sie im Ökosystem Wald?• Methodenauswahl• Einstieg über das Bild eines Fliegenpilzes (s. Schülerbuch S. 39). 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. 42). 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. 39 den Aufbau der Pilze und ihre Ernährungsweisen. Sie stellen die Ernährungsweisen von Pflanzen, Tieren und Pilzen gegenüber (s. Aufgabe 1).

• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt „Pilz — versteck dich nicht!“ (s. Lehrerband S. 43).

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. 43) und korrigieren sie gegebenenfalls.

Vertiefung • Die Schülerinnen und Schüler stellen Pilz-Steckbriefe her.• Darstellung der Gefahren bei der Verwendung von Pilzen als Droge.• Exemplarische Vorstellung von genießbaren Pilzen und ihren ungenießbaren Doppelgängern.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau eines Pilzes kennen und können die verschiedenen Ernährungsformen der Pilze beschreiben. Sie unterscheiden Destruenten von Produzenten. Basiskonzept: System

pflanzliche Biomasse

pflanzlicheBiomasse

Urin

MineralstoffeMineralstoffe

tote Biomasse

toteBiomasse

toteBiomasse

tierischeBiomasse

Konsumenten2. Ordnung

Destruenten

Konsumenten1. Ordnung

Produzenten

Boden

Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen


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. 44), 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. • Pilze dürfen nicht zertreten werden.

• Die gefundenen Pilze werden nicht am Hut, sondern am Stiel angefasst. Den Fruchtkörper schneidet man ab, man dreht ihn nicht heraus, sonst wird das unterirdische Myzel zerstört. Deshalb benötigen Sie für das Sammeln ein Messer. (Vorsicht! Das Abschneiden über-nimmt 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

Aufbau einer PilzzellePilze („echte“ Pilze = Eumycota) sind heterotrophe Organismen, in ihren Zellen finden sich keine Chloroplasten, ansonsten entspricht der Grund-bauplan den Tier- und Pflanzenzellen. Vakuolen sind vorhanden. Die Zellwände der „echten“ Pilze bestehen aus Chitin, nicht wie bei Pflanzenzellen aus Cellulose. In dieser Hinsicht weisen Pilze einen Baustoff auf, der im Tierreich als Struktur-polysaccharid weit verbreitet ist, z. B. in Panzern von Insekten oder Krebstieren. Es gibt allerdings einige parasitisch lebende Pilzarten, bei denen die Zellwand zurückgebildet wurde.

Der FliegenpilzDer Fliegenpilz ist bei vielen Menschen bekannt. Das hat zum einen mit seiner unverwechselbaren roten Hutfarbe zu tun und zum anderen damit, dass er giftig ist. Muscimol beeinflusst das vegetative Nervensystem. Neben Halluzinatio-nen treten vor allem vollständige Verwirrtheit mit starker motorischer Unruhe, Schweißaus-brüche, Brechreiz, Kreislaufversagen durch Verlangsamung der Herztätigkeit bis hin zum Atemstillstand auf.

Zusatzinformation

Gerhardt, E.: Der große BLV Pilzführer für unterwegs. 8. Auflage, BLV, München 2017Laux, H. E.: Der große Kosmos Pilzführer. Kosmos, Stuttgart 2015

Filme: „Pilze”, FWU „Lebensraum Wald: Pilze und ihre Entwicklung”, FWU


• Zusätzliches ARBEITSBLATT „Kennst du dich mit Pilzen aus?” Kapitel 1: Ökosystem Wald, 1. 1 Erkunden eines Ökosystems

Daten auf DVD &

[zu SB S. 39]

1 Vergleiche die Ernährungsweise von Pflan-zen, Tieren und Pilzen. Pflanzen: bilden Nährstoffe selbst (autotroph). Tiere: müssen Nährstoffe aufnehmen, d. h. sie sind von anderen Lebewesen abhängig (heterotroph). Pilze: Auch sie sind von anderen Lebewesen abhängig, nehmen die gelösten Nährstoffe aber über ihre Hyphen auf.

2 Erkläre, warum Pilze für Bäume nützlich sein können. Symbiotisch lebende Bodenpilze wie der Flie-genpilz sind vorteilhaft für Bäume, da sie diese bei der Versorgung mit Wasser und Mineral-stoffen unterstützen.

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3 Erläutere die Bedeutung von Pilzen für den Mineralstoffkreislauf im Wald. Im Wald spielen Pilze als Zersetzer (Destruen-ten) eine wichtige Rolle, da sie totes Holz und Pflanzenstreu abbauen und die dabei entste-henden Mineralstoffe sich selbst und anderen Pflanzen wieder zur Verfügung stellen.

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Lösungen



1 Beschrifte mithilfe des Textes den Aufbau des Fliegenpilzes.

2 Pilze sind keine Pflanzen, sondern zählen zu den Destruenten. Informiere dich und erkläre diese Aussage.

3 Erkläre, warum schimmeliges Brot im Ganzen weggeworfen werden muss.

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1 Aufbau eines Fliegenpilzes

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Pilz — versteck dich nicht!

Wenn du im Wald auf Entdeckungstour gehst und unter der Rinde eines alten Baumstumpfes nach-siehst, 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 zusam-men den Pilz. Einen besonders auffälligen Fruchtkörper hat der Fliegenpilz. Sein roter Hut leuchtet schon von Wei-tem. 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.

44 NATURA_LB 2_NRW_049523 Illustrator: Stefan Leuchtenberg, Augsburg


ARBEITSBLATT Pilz — versteck dich nicht!Lösungen 1 (1) Hut, (2) Lamellen, (3) Stiel, (4) unterirdische Hyphen, (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 man in der Natur keine Pilze findet, 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.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereiche „Schwerpunkt Fachwissen” sowie „Schwerpunkt Erkenntnisgewinnung”: Die Schülerinnen und Schüler können den Aufbau eines Lamellenpilzes am Beispiel des Flie-genpilzes beschreiben. Sie erkennen, dass Pilze nicht zu den Pflanzen zählen, sondern eine eigene Gruppe von Lebewesen bilden. Basiskonzepte: „Struktur und Funktion” sowie „System”: Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau eines Fliegenpilzes kennen und können seine Funktion als Destruent im Ökosystem Wald nachvollziehen.




Der Kreislauf der Stoffe [SB S. 40]

Der Weg der Energie [SB S. 41]

[zu SB S. 40]

1 Beschreibe den Kreislauf der Mineralstoffe anhand von Abb. 1. Die Produzenten (Pflanzen) nehmen Mine-ralstoffe mit Wasser aus dem Boden auf und bauen sie in ihre pflanzliche Biomasse mit ein. Diese enthält also Nähr- und Mineralstoffe. Konsumenten (Tiere) fressen die pflanzliche Biomasse und bilden daraus eigene tierische Biomasse. Einen Teil der Mineralstoffe nehmen sie dabei auf, er wird neben Nährstoffen Be-standteil der eigenen tierischen Biomasse. Ein anderer Teil wird als Kot und Urin ausgeschie-den. Innerhalb der Konsumenten wiederholt sich dies in jeder Ebene. Die im Urin vorhan-denen Mineralstoffe gelangen direkt wieder in den Boden, wo sie erneut von Produzenten genutzt werden können. Reste toter Tiere und Pflanzen sowie Kot werden von Destruenten abgebaut. Dabei werden Mineralstoffe wieder freigesetzt, gelangen in den Boden und können von Produzenten genutzt werden.

Lösungen

$ 2 Diskutiere mit deinem Sitznachbarn folgende Aussage: „Alle Tiere ernähren sich von Son-nenlicht“. Tiere ernähren sich von kleineren Tieren oder Pflanzen. Da Tiere selbst den Nährstoff Glucose nicht herstellen können, sind sie auf Pflanzen angewiesen. Pflanzen können Glucose über Fotosynthese nur mithilfe des Sonnenlichts aufbauen. Daher ernähren sich alle Tiere indirekt von Sonnenlicht.

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Einstieg/Motivation Leitfragen• Welche Rolle spielen Produzenten, Konsumenten und Destruenten beim Auf- und Abbau von

Biomasse?• Warum spricht man von einem Kreislauf der Stoffe?MethodenauswahlSchreiben Sie die Begriffe Produzent, Konsument und Destruent in unterschiedlichen Farben auf eine Overhead-Folie. Schneiden Sie die drei Begriffe aus. Nehmen Sie eine neue Folie und schreiben Sie „Kreislauf?“ als Impuls darauf. Legen Sie jetzt unsortiert die drei Begriffe (Produ-zent, Konsument und Destruent) dazu und warten Sie Schüleräußerungen ab. Notieren Sie die Ideen der Schülerinnen und Schüler dazu, wie sich die Begriffe verbinden lassen, auf der Folie. (Mögliche Schüleräußerungen: Produzenten liefern Nahrung für Konsumenten, Destruenten er-nähren sich von Produzenten und Konsumenten bzw. auch von deren Ausscheidungen, liefern Mineralstoffe für Produzenten.)

Erarbeitung • Erarbeiten Sie mit den Schülerinnen und Schülern die Inhalte der Abbildung „Kreislauf der Stoffe“, s. Schülerbuch S. 40.

• Ergänzen bzw. korrigieren Sie gemeinsam mithilfe der Abbildung „Kreislauf der Stoffe“ die Notizen auf der Overhead-Folie.

• Bearbeitung der Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch S. 40 in Partnerarbeit.• Bearbeitung des Arbeitsblatts „Der Stoffkreislauf des Waldes“ (s. Lehrerband S. 47).

Sicherung • Korrektur der Schüleräußerungen zu den Aufgaben 1 und 2.• Vergleich und Berichtigung der Lösungen zum Arbeitsblatt „Der Stoffkreislauf des Waldes“.• Die Schülerinnen und Schüler erklären sich mündlich in Partnerarbeit die Abbildung 1 „Kreis-

lauf der Stoffe“ (s. Schülerbuch S. 40).

Vertiefung • Wiederholung der Vorgänge Fotosynthese und Zellatmung.• Der Weg der Energie in der Nahrungspyramide des Ökosystems Wald (s. Schülerbuch S. 41).

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen sowie der Erkenntnisge-winnung. Die Schülerinnen und Schüler können den Kreislauf der Stoffe im Ökosystem Wald wiedergeben. Sie erkennen, dass kein Stoff in diesem Kreislauf verloren geht.Basiskonzept: System


Wiederholung: Fotosynthese und ZellatmungBei der Komplexität des Stoffkreislaufs empfiehlt es sich, im Vorfeld die Vorgänge bei der Fotosynthese und der Zellatmung noch einmal grundlegend zu wiederholen (s. Schülerbuch S. 32 ).

Praktische Tipps

Filme: „Lebensraum Wald — Ein besonderes Ökosystem”, FWU „Wer frisst wen?“, www.planet-schule.de


[zu SB S. 41]

1 Erläutere, wie die Form der Nahrungspyrami-de in Abb. 1 zustande kommt. Die unterste Schicht der Nahrungspyramide besteht aus den Pflanzen. Da sie selbst aus anorganischen Stoffen energiereiche Bio-masse herstellen können, ist das Vorkommen an Biomasse dort sehr hoch. Konsumenten 1. Ordnung (Pflanzenfresser) nehmen diese Biomasse in Form von Nahrung auf, die ihnen Energie für ihre Stoffwechselprozesse liefert. Dabei geht viel Energie für die Bewegung und für Stoffwechselprozesse verloren. Das heißt, dass die Biomasse durch den Energieverlust von Stufe zu Stufe immer weniger wird. Somit kommt nur noch ein sehr kleiner Teil der ursprünglich erzeugten Biomasse bei den End-konsumenten an, weswegen es weniger von ihnen gibt als Pflanzen und Pflanzenfresser.

2 Eine Gruppe von Organismen ist in der Nahrungspyramide in Abb. 1 nicht dargestellt. Nenne diese Gruppe und begründe, wo du sie einordnen würdest. In der Nahrungspyramide fehlen die Destruen-ten. Diese könnte man auf jeder Stufe der Py-ramide einordnen, da sie das tote organische Material zersetzen und die daraus gewonne-nen Mineralstoffe den Pflanzen (Produzenten) wieder zur Verfügung stellen.

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3 Diskutiere die Auswirkungen eines hohen Fleischkonsums für ein Ökosystem in Bezug auf die Nahrungspyramide. Mit einem erhöhten Fleischkonsum geht meist eine verstärkte industrielle Nutztierhaltung einher. Die Futtermittelproduktion für Nutztiere und die intensive Land- und Fischereiwirtschaft tragen zum Klimawandel und Artensterben bei. Durch die Gülle z. B. gelangen vermehrt Ammoniak und Nitrate in den Boden, wodurch der Boden sauer wird. Dies führt zu einem immensen Artensterben. Außerdem gelangen die Stoffe in das Grundwasser, was zu einem Fischsterben führen kann. Des Weiteren werden für die Massentierhaltung Monokultu-ren angelegt, um die Nahrung für die Tiere in möglichst kurzer Zeit zu erhöhen. Dies hat wie-derum Folgen für die pflanzliche und tierische Artenvielfalt eines Ökosystems. Somit ist jeder Organismus der Nahrungspyramide auf den verschiedenen Ebenen betroffen.

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Lösungen



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 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.

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Der Stoffkreislauf des Waldes

Alle Pflanzen im Wald, wie Bäume, Sträucher oder Kräuter, erzeugen mithilfe der Sonnenenergie 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 Überle-ben 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 abge-baut, die für die Produzenten zur Fotosynthese wichtig sind. Sowohl Destruenten als auch Produzenten atmen Kohlenstoffdioxid wieder aus.

Damit schließt sich der Stoffkreis-lauf. In einem funktionierenden Ökosystem geht manchmal ein Stoff verloren.

Luft

Destruenten

Foto-synthese

Zell-atmung

Zell-atmung

Zell-atmung

Boden

Mineralstoffeund Wasser

KonsumentenProduzenten

tote Biomasse(Nähr- und Mineralstoffe)

tote Biomasse(Nähr- und

Mineralstoffe)

Mineral-stoffe und Wasser

Urin (Mineralstofffe

und Wasser)

pflanzliche Biomasse(Nähr- und Mineralstoffe)

Kohlenstoffdioxid

Sauerstoff

Weg der Stoffe

1 Andreas' Hausaufgabe zum „Kreislauf der Stoffe”



ARBEITSBLATT Der Stoffkreislauf des Waldes

Lösungen 1 und 2 Alle Pflanzen im Wald, wie Bäume, Sträucher oder Kräuter, erzeugen mithilfe der Sonnen-energie aus Kohlenstoffdioxid, Wasser und Mineralstoffen große Mengen an organischen Stof-fen. Das sind Holz, Blätter, Nadeln oder Früchte. Dadurch wird der größte Teil des Kohlenstoff-dioxids durch die Fotosynthese als Biomasse gebunden. Durch die Zellatmung wird ein kleiner Teil an Kohlenstoffdioxid 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 Insekten. Pflanzenfresser dienen den Konsumenten 2. Ordnung (z. B. Waldkauz, Fuchs) als Nah- rungsquelle. So nehmen sie das organische Material auf, das sie zum Überleben brauchen. Die organischen Reste, wie z. B. Kot oder tote Tiere/Pflanzen, werden von den Destruenten zer-setzt. Einige organische Substanzen werden von Bakterien und Pilzen zu anorganischen Ver-bindungen wie Mineralstoffe und Wasser abgebaut, die für die Produzenten zur Fotosynthese wichtig sind. Sowohl Destruenten als auch Konsumenten atmen Kohlenstoffdioxid wieder aus. Damit schließt sich der Stoffkreislauf. In einem funktionierenden Ökosystem geht kein Stoff verloren.

Praktische Tipps Das Arbeitsblatt „Der Stoffkreislauf des Waldes“ (s. Lehrerband S. 47) kann gut in Partnerarbeit bearbeitet werden. So können die Partner die gefundenen Fehler vergleichen. Zur Sicherung der Lösungsergebnisse sollten Sie das Arbeitsblatt auf Folie ziehen und die Fehler markieren.

Zusatzinformation Stoffkreisläufe• Kohlenstoff-Sauerstoffkreislauf und Energiefluss sind gekoppelt über die Fotosynthese und

Zellatmung; beide Kreisläufe gehen über Atmosphäre, Gewässer und Festland. • Der Stickstoffkreislauf beginnt mit der Fixierung des atmosphärischen Stickstoffs; daran ist eine

Vielzahl von Bodenbakterien beteiligt.• Durch intensive Bewirtschaftung wird der Stickstoffkreislauf in zweierlei Weise beeinflusst:

Bestimmte Bereiche werden stickstoffarm durch die Abfuhr großer Biomassebeträge bei der Ernte und ihre Remineralisierung durch die Destruenten an anderen Orten. Damit wird dann eine intensive N-Düngung der Agrarflächen erforderlich — wodurch wieder z. B. über den Wasser-kreislauf viel Stickstoff in Bereiche gelangt, wo er eigentlich nicht benötigt wird (Kunstdünger führt zur Nährstoffübersättigung in Gewässern).

• Der Phosphorkreislauf hat kein Reservoir in der Atmosphäre, sondern folgt vom Festland ins Meer dem Wasserkreislauf. Wichtige Reservoire sind Gesteine und natürliche Phosphatvorkom-men. Ein Teil wird im Nährstoffkreislauf weitergegeben. Hieraus ergibt sich auch ein geringer Teil der Phosphatgewinnung durch Guano-Abbau. Phosphor gelangt nach Erosion, Auswaschung oder Sedimentation schnell in biologisch nicht weiter zu nutzende Meeressedimente. Ein lokaler Vorrat kann rasch erschöpft sein. Das unlösliche Phosphat muss dann über die marinen Nah-rungsketten (zuletzt durch Fisch fressende Vögel) wieder emporgebracht werden.

• Die Eingriffsmöglichkeiten des Menschen sind in einem Ablagerungskreislauf vielfältig (Guano-gewinnung, Phosphatanreicherung in Gewässern über Düngung und Waschmittel). Ablagerungskreisläufe gibt es auch für Eisen, Calcium, Kalium und Magnesium.

• Der Schwefelkreislauf ist ein kombinierter Kreislauf mit einer Sediment- und einer Gasphase. An ihm sind in großem Umfang Mikroorganismen beteiligt. Erhebliche menschliche Eingriffe erfolgen über die Verbrennung fossiler Energieträger und über den Eintrag schwefelhaltiger, gasförmiger und flüssiger Substanzen aus den Kohlebergwerken.

Zusatzaufgabe Die Schülerinnen und Schüler können sich eigene Darstellungsformen des Stoffkreislaufs in einer Gruppenarbeitsphase überlegen und, mit Abbildungsbeispielen aus der Tier- und Pflanzenwelt versehen, auf Plakaten darstellen.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich „Schwerpunkt Fachwissen”: Die Schülerinnen und Schüler festigen bei der Korrektur des Textes „Der Stoffkreislauf des Waldes“ ihr Wissen über den Biomasse-/Mineralstoff-kreislauf. Basiskonzept „System”: Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Bedeutung der Stoff- und Energieumwandlung innerhalb des Ökosystems Wald.

Kohlenstoffdioxid

Fotosynthese Kohlenstoffdioxid

Insekten. 2. Ordnung

WasserKonsumenten

kein

Destruenten

Zellatmung




Praktikum: Bodenuntersuchung [SB S. 42/43]

[zu SB S. 42/43]

1 Führe die Experimente zur Wasserhaltefähig-keit mit den unterschiedlichen Proben durch und vergleiche die Ergebnisse. individuelle Lösung

2 Erläutere, welche Bestandteile ein guter Boden haben sollte. Nutze dazu die Ergeb-nisse. Ein guter, d. h. fruchtbarer Boden sollte viel Humus enthalten, der Wasser und Mineral-stoffe bindet. Er sollte viel grobes Material wie Sand und Kies enthalten, sodass eine gute Durchlüftung, Bewurzelung und Wasserfüh-rung gegeben ist. Aber auch feines Material wie Ton sollte in kleineren Mengen vorhanden sein, das ebenfalls Wasser und Mineralstof-fe bindet. Laub und anderes loses Material schützen die Waldoberfläche und können von Destruenten abgebaut werden, wodurch Mine-ralstoffe in den Boden gelangen.

Lösungen

3 Bestimme die gefundenen Tiere mithilfe des Bestimmungsschlüssels (Abb. 3). individuelle Lösung

4 Notiere für Tiere, die du nicht im Bestim-mungsschlüssel findest, typische Merkmale, z. B. Anzahl der Körperabschnitte, Anzahl der Beine usw. Ordne sie einer Gruppe im Bestim-mungsschlüssel zu. individuelle Lösung

5 Suche dir ein Tier aus und beschreibe es deinem Sitznachbarn anhand geeigneter Kriterien so, dass er es erkennt. Tauscht anschließend die Rollen. individuelle Lösung


Einstieg/Motivation Leitfragen• Woraus setzt sich der Waldboden zusammen?• Welche Tiere leben in der Laubstreu?Methodenauswahl• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler eine Bodenprobe aus dem Wald mit ihren Sinnen

erforschen. Lassen Sie sie die Konsistenz, den Duft und das Aussehen beschreiben. • Alternativ können Sie durch eine gemeinsame Exkursion mit der Klasse Waldbodenproben

entnehmen (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 50) und diese als Grundlage für Untersuchun-gen verwenden (etwa zur Wasserhaltefähigkeit, s. Aufgabe 1 im Schülerbuch S. 42).

Erarbeitung Die Schülerinnen und Schüler führen die Untersuchungen und Experimente aus dem Schü- lerbuch S. 42 durch. Die dazu verwendeten Boden- bzw. Laubstreuproben werden zur Verfü-gung gestellt bzw. auf einer Exkursion von den Schülerinnen und Schülern selbst gesammelt (s. Methodenauswahl).

Sicherung • Vorstellung der gewonnenen Ergebnisse aus den Untersuchungen und Experimenten, Ver-gleich sowie Besprechung von Schwierigkeiten und Auffälligkeiten. Auf eventuelle Bestim-mungs- oder Messfehler eingehen.

• Dokumentation des Praktikums in Form von Protokollen.

Vertiefung • Das Thema Waldgesellschaften ansprechen. Die Zusammensetzung des Bodens ist mit ent-scheidend dafür, welche Pflanzen sich ansiedeln.

• Bearbeitung des Arbeitsblatts „Der Kalkgehalt im Waldboden“ (s. Lehrerband S. 51).• Auswirkungen der Überdüngung von Waldböden durch die Landwirtschaft thematisieren.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf der Erkenntnisgewinnung. Die Schülerinnen und Schüler können verschiedene Untersuchungen zum Thema Waldboden durchführen und diese auswerten.Basiskonzept: System


BodenuntersuchungSie können die erforderlichen Boden- und Laubstreuproben selbst sammeln und in den Unterricht mitbringen, doch die Durchführung der Untersuchungen und Experimente mit selbst entnommenen Proben dürfte für die Schülerin-nen und Schüler besonders motivierend sein. Daher bietet sich die Durchführung des Prak-tikums Bodenuntersuchung in Verbindung mit einer Exkursion an.

Entnahme und Untersuchung der BodenprobeMaterial: kleine Schaufel, Plastiktüten, Gummi-ringe, wasserfester Folienstift zur Beschriftung der Tüten, ggf. GPS-Gerät zur Standortbestim-mung

Durchführung: Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler auf der Bodenfläche, die sie untersu-chen möchten, mehrere Proben sammeln, damit später bei den Analysen Durchschnittswerte ermittelt werden können.

Die Entnahme der Bodenproben sollte in ausreichend großem Abstand von Bäumen und Sträuchern erfolgen, um deren Wurzeln nicht zu beschädigen. An den ausgewählten Stellen wird zunächst die lockere Laubstreu entfernt und dann in ca. 30 cm Tiefe eine Bodenprobe entnommen. Die Probe wird in eine entspre-chend beschriftete Plastiktüte (Probennummer, Datum, Uhrzeit, Standort) gepackt und diese mit einem Gummiring fest verschlossen. Die Proben können in den Tüten verpackt im Kühlschrank bis zu zwei Wochen aufbewahrt werden.

Für die Nutzung der Bodenprobe im Experiment zur Wasserhaltefähigkeit (s. Schülerbuch S. 42) werden größere Bestandteile (Äste, Zweige, Wurzeln usw.) aussortiert. Die Bodenprobe sollte dann mindestens einen Tag ausgebreitet an der Luft getrocknet werden.

LaubstreuuntersuchungAls Laubstreu wird die lockere Decke aus wei-testgehend unzersetzten Pflanzenabfällen be-zeichnet, die man etwa am Waldboden vorfindet. Um die in der Streu lebenden Tiere zu untersu-chen und ihnen möglichst nicht zu schaden, ist es am einfachsten, die Untersuchung direkt im Gelände vorzunehmen. Werden Laubstreupro-ben ins Klassenzimmer geholt, sollten diese in ausreichend belüfteten und gut verschlossenen Gefäßen transportiert werden, in denen auch für ausreichend Feuchtigkeit gesorgt ist. Die Untersuchung der Laubstreu und die Entsorgung der Probe (möglichst am Fundort) sollten nach Möglichkeit noch am Tag der Probenentnahme erfolgen.

Praktische Tipps

Filme: „Unser Boden — Wertvoll und verwundbar“, www.planet-wissen.de „Ökosystem Boden“, FWU



Illustrator: Stefan Leuchtenberg, Augsburg

Der Kalkgehalt im Waldboden

Wenn du einen Waldspaziergang machst, kannst du ganz unterschiedliche Gerüche wahrnehmen. An vielen Stellen riecht es erdig und angenehm. Es gibt aber auch Orte, an denen der Boden zu wenig durchlüftet ist oder zu viel Feuchtigkeit enthält. Hier riecht es dann nach verfaulten Blättern und Ästen. Je nachdem, wie der Boden beschaffen ist, findest du dort entsprechende Pflanzen. Sie sind an die unter-

1 Fülle eine geringe Menge der Bodenprobe in das Becherglas. Setze deine Schutzbrille auf und ziehe die Handschuhe an. Träufle 5 Tropfen verdünnte Salzsäure mithilfe der Pipette auf die Bodenprobe. Beschreibe deine Beobachtung.

2 Werte deine Beobachtung aus, indem du sie mit der Tabelle vergleichst.

Ergebnis: ____________________________________________________________________

3 Um der Versauerung von Böden entgegenzuwirken, werden laut NABU (Naturschutzbund) teilweise große Mengen an Kalk auf den Waldboden gegeben. Überlege, welche Auswirkungen das auf das Öko- system haben kann. Informiere dich auch im Internet.

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schiedlichen Bodenbedingungen (seine abiotischen Faktoren) angepasst. So versorgt Kalk die Pflanzen im Wald mit dem Nährstoff Calcium, den sie zum Wachsen brauchen. Gleichzeitig verbessert Kalk auch die Bodenstruktur, indem er zur Durchlüftung des Bodens beiträgt. Der Kalkgehalt des Bodens ist mit entscheidend für das Vorkommen oder Nichtvorkom-men bestimmter Pflanzen.

Du sollst nun eine Bodenprobe auf ihren Kalkgehalt untersuchen. Dazu brauchst du: • Bodenprobe • Einweghandschuhe • Schutzbrille • Pipette • 10 %ige Salzsäure • kleines Becherglas oder Petrischale

Beobachtung Beurteilung des Bodens Kalkgehalt

kein Aufbrausen kein Kalk vorhanden unter 1 %

schwaches Aufbrausen kalkarmer Boden 1 % — 3 %

deutliches, aber kurzes Aufbrausen kalkhaltiger Boden 3 % — 5 %

anhaltendes Aufbrausen kalkreicher Boden über 5%

Schutzbrille

Pipette

Becherglas

Erde

Handschuhe



ARBEITSBLATT Der Kalkgehalt im WaldbodenLösungen 1 und 2 individuelle Lösung

3 Kalk entsäuert den Boden und erhöht den pH-Wert. Deshalb wird er oft bei der Versau-erung von Böden durch Überdüngung eingesetzt. Eine zu große Menge an Kalk schadet aber dem Wald. Die Bodentiere werden geschädigt und ebenso die dort wachsenden Pflanzen. Zudem werden Nährstoffe aus dem Waldboden ausgewaschen und das Grund-wasser wird mit Nitrat belastet.

Praktische Tipps Sicherheitsbestimmungen!Als Grundlage für diesen Versuch sollten Sie noch einmal die Sicherheitsbestimmungen im Umgang mit Gefahrenstoffen im Klassenverband besprechen. Die Salzsäure wird verdünnt eingesetzt, ist aber immer noch stark ätzend. Die Verwendung von Schutzhandschuhen und Schutzbrille ist zwingend notwendig.

Verschiedene BodenprobenHaben die Schülerinnen und Schüler im Rahmen des Praktikums (s. Schülerbuch S. 42/43) Bodenproben aus dem Wald entnommen, sollten Sie diese auch bei der Untersuchung des Kalkgehalts verwenden. Allerdings ist es ratsam noch weitere Bodenproben zu besorgen, die vergleichend untersucht werden sollen. Der Calciumgehalt von Waldböden liegt zwi-schen 0,1 — 1,2 % Calcium, sodass ein Aufbrausen oft nicht eintritt. Verwenden Sie deshalb auch Kalk- oder Gipsböden. Hier wird das Aufbrausen des Bodens durch die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid gut sichtbar.

Zusatzaufgabe Kalk ist sowohl ein Boden- als auch Pflanzendünger. Der pH-Wert dient als Maß für den Kalkgehalt des Bodens. Man unterscheidet drei Wirkungsweisen von Kalk. Recherchiere und erläutere diese drei Wirkungsweisen.Lösung:a) Die chemische Wirkung: Kalk entsäuert den Boden und erhöht den pH-Wert. Gleichzeitig

steigert er die Verfügbarkeit von Nährstoffen. So sind z. B. Phosphat und Bor im schwach sauren bis neutralen Bereich (pH 6 — 7) gut verfügbar. Mit steigendem pH-Wert nimmt die Löslichkeit der Elemente im Allgemeinen ab.

b) Physikalische Wirkung: Kalk verbessert die Bodenstruktur, indem er feine Bodenteilchen zu Bodenkrümeln verbindet. Dadurch wird die Verschlammungs- und Erosionsneigung der Böden gemindert.

c) Biologische Wirkung: Ein entsäuerter Boden begünstigt das Leben der Organismen im Boden. So können z. B. stabile Humusformen gebildet werden.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich „Schwerpunkt Erkenntnisgewinnung”: Die Schülerinnen und Schüler können ein angeleitetes Experiment durchführen und seine Ergebnisse auswerten. Basiskonzept „System”: Anhand des Arbeitsblatts lernen die Schülerinnen und Schüler, dass Böden unterschiedlich zusammengesetzt sind und dies Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt hat.




Wechselwirkungen zwischen Populationen [SB S. 44/45]

[zu SB S. 44/45]

1 Erkläre die Zusammenhänge bei der Entwick-lung der Mäuse- und der Waldkauzpopulation in Abb. 2. Räuber- und Beutepopulationen beeinflussen sich immer gegenseitig. Steigt die Räuber- population, sinkt die Beutepopulation kurze Zeit später. Nach einer gewissen Zeit haben die Räuber die Beutepopulation auf ein Minimum reduziert, sodass die Räuber nur noch wenig Nahrung haben. Infolgedessen sinkt auch die Räuberpopulation wieder. So kann sich die Beutepopulation wieder erholen, woraufhin sich auch die Räuberpopulation wieder erholt und erhöht. Die Wechselbeziehung zwischen Räuber und Beute unterliegt demnach periodi-schen Schwankungen.

Lösungen

$ 2 Erläutere Abb. 3, indem du für jeden Pfeil zwei Sätze formulierst. Beginne jeweils mit „Je mehr” oder „Je weniger”. Je mehr Wühlmäuse vorhanden sind, desto mehr Waldkäuze gibt es. Je weniger Wühl- mäuse vorhanden sind, desto weniger Wald-käuze gibt es. Je mehr Waldkäuze vorhanden sind, desto weniger Wühlmäuse gibt es. Je weniger Waldkäuze vorhanden sind, desto mehr Wühlmäuse gibt es.

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Einstieg/Motivation LeitfrageWie hängen die Entwicklungen der Populationen von Räuber und Beute voneinander ab?Methodenauswahl• Zeichnen Sie für den Stundeneinstieg das Diagramm 2 „Wechselbeziehungen zwischen Räu-

ber und Beute“ (s. Schülerbuch S. 44) zweifarbig, aber ohne Beschriftung der Kurven auf eine Folie. Legen Sie es zusammen mit dem Bild 1 „Waldkauz mit Beute“ (s. Schülerbuch S. 44) den Schülerinnen und Schülern vor und lassen Sie sie mutmaßen, welcher Kurvenverlauf dem „Räuber“ und welcher der „Beute“ zuzuordnen ist. Schreiben Sie die Begründungen an die Tafel.

• Die Schülerinnen und Schüler stellen Vermutungen darüber an, inwieweit sich die Populatio-nen von Waldkauz und Wühlmaus gegenseitig beeinflussen.

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler lesen den Text im Schülerbuch S. 44/45 und überprüfen ihre Anfangshypothesen.

• Bearbeitung der Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch S. 45 in Partnerarbeit.• Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt „Räuber-und-Beute-Simulation“

(s. Lehrerband S. 55).

Sicherung • Vergleich und Korrektur der Schülerlösungen zu den Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch S. 45.• Nachbesprechung des Spiels sowie Vergleich und Berichtigung der Lösungen zum Arbeits-

blatt „Räuber-und-Beute-Simulation“ (s. Lehrerband S. 55).• Definition der Fachbegriffe Population und biologisches Gleichgewicht.

Vertiefung • Thematisieren Sie die Rückkehr des Wolfes (s. EXTRA, Schülerbuch S. 45) und die Rolle des Jägers. Zeigen Sie dazu einen Film (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 54).

• Internetrecherche: Als mögliche Hausaufgabe können die Schülerinnen und Schüler weitere typische Beispiele für Räuber-Beute-Beziehungen finden.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf der Erkenntnisgewinnung. Die Schülerinnen und`Schüler können durch die Interpretation von Grafiken Kenntnisse wiedergeben und mit Konzepten verknüpfen.Basiskonzept: System


Film: „Raubtiere des Waldes“, www.planet-schule.deLiteratur- und Medienhinweise

Definition einer PopulationAls eine Population bezeichnet man alle Indivi-duen einer Art, die im gleichen Gebiet leben und eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden.

Die Regeln von Lotka und VolterraDie Mathematiker Alfred James Lotka und Vito Volterra untersuchten in den 1920er-Jahren die Populationsschwankungen zwischen einer Räuber- und ihrer jeweiligen Beutepopulation mit dem Ziel, diese mathematisch zu beschrei-ben. Aus ihren Untersuchungen konnten die drei sogenannten Lotka-Volterra-Regeln abgeleitet werden.1. Lotka-Volterra-Regel:Die Individuenanzahlen von Beute und Räuber schwanken periodisch. Dabei folgen die Maxima und Minima der Räuber phasenverzögert denen der Beutepopulation. 2. Lotka-Volterra-Regel:Die beiden Populationsgrößen schwanken jeweils um einen Mittelwert. Langfristig bleiben die Mittelwerte bei unveränderten Bedingungen beider Populationen trotz der Schwankungen konstant. 3. Lotka-Volterra-Regel:Nach starker Dezimierung beider Populationen erholt sich zuerst die Beutepopulation und dann erst folgt die Räuberpopulation.

Kritik am Modell von Lotka und VolterraIhr mathematisches Modell dient zwar dem Verständnis der Zusammenhänge, allerdings können mathematische Modelle immer nur Teilaspekte der realen Verhältnisse wiedergeben. So können in diesem Modell weder abiotische Faktoren noch weitere biotische Faktoren berücksichtigt werden. Beuteorganismen haben meist mehrere Feinde und auch ein Räuber ernährt sich meistens nicht nur von einer Art. Außerdem spielt auch immer die intraspezifische Konkurrenz eine große Rolle bei der Populations-entwicklung.

r- und K-StrategenArten, die eine hohe Vermehrungsrate (r) haben, bezeichnet man als r-Strategen. Weitere typische Merkmale für r-Strategen sind: eine rasche Entwicklung bis zur Geschlechtsreife, eine kurze Lebensdauer, eine geringe elterliche Fürsorge und damit verbunden eine hohe Jungensterblich-keit. Vertreter der r-Strategen sind z. B. Mäuse, Insekten, viele Fische sowie kleinere Vögel. Als K-Strategen bezeichnet man dagegen Arten, die eine geringe Reproduktionsrate haben und daher die Kapazität (K) ihres Lebensraumes nicht so rasch überschreiten. Weitere typische Merkmale für K-Strategen sind: wenige Nachkommen pro Wurf und aufgrund längerer Geburtenabstände, eine langsame-re Entwicklung bis zur Geschlechtsreife, eine längere Lebensdauer und eine ausgeprägte elterliche Fürsorge. Der Mensch ist ein typischer K-Stratege, ebenso der Fuchs.

Zusatzinformation

• Zusätzliches ARBEITSBLATT „Vorlagen für die Räuber-Beute-Simulation” Kapitel 1: Ökosystem Wald, 1. 1 Erkunden eines Ökosystems

Daten auf DVD &

[zu SB S. 45: EXTRA]

1 Beschreibe die Verbreitung der Wölfe seit ihrer Rückkehr nach Deutschland. Seit der Rückkehr der Wölfe nach Deutsch-land haben sich diese vor allem im Nordosten vermehrt. Man kann der Grafik allerdings entnehmen, dass sie sich immer weiter Rich-tung Westen ausbreiten. Auch in NRW wurden bereits Wölfe gesichtet.

2 In Nordrhein-Westfalen ist man sich uneinig, ob man sich über Räuber wie den Wolf freuen oder sich vor ihnen fürchten sollte. Diskutiere mit deinem Sitznachbarn, welche Argumente für oder gegen das Jagen der Wölfe sprechen, bevor sich diese in Nordrhein-Westfalen ausbreiten. Argumente für die Bejagung der Wölfe: Bauern müssen nicht um ihre Hühner oder Schafe fürchten keine wirtschaftlichen Einbußen, Anwohner haben Angst vor Wolfsangriffen. Argumente gegen das Jagen der Wölfe: Arten-schutz, Zustand würde mehr in Richtung eines ökologischen Gleichgewichts gehen (Wölfe dezimieren ungewöhnlich hohe Anzahl an Rehen).

Lösungen



Räuber-und-Beute-Simulation

Mit dem folgenden Spiel wird die Entwicklung einer Räuber- und ihrer zugehörigen Beutepopulation simuliert.

Material: – ein DIN-A3-Blatt als Spielfeld – 234 kleine Papp-Quadrate als Beute bzw. Mäuse – 36 große Papp-Quadrate als Räuber bzw. Füchse

Vorbereitung: Es werden 3 kleine Quadrate (Mäuse) auf das Spielfeld gelegt und ein Räuber-Quadrat (Fuchs) an den rechten Spielfeldrand gelegt.

Durchführung: In jeder Runde werden die Füchse, die am rechten Spielfeldrand liegen, auf das Spielfeld geworfen. Dabei darf auf die Mäuse gezielt werden. Im Anschluss werden die Würfe ausgewertet, indem man für jeden Räuber auszählt, wie viele Mäuse er gefressen hat. Dabei gilt eine Maus als gefressen, wenn das Räuber-Quadrat das Beute-Quadrat berührt oder verdeckt. Gefressene Mäuse werden vom Spielfeld entfernt. Die überlebenden und neu hinzugekommenen Füchse werden wieder an den rechten Spielfeldrand gelegt, ebenso werden die Nachkommen der Mäuse auf dem Spielplan verteilt. Diese Anzahlen werden notiert.

Es gelten die folgenden Regeln: – Alle überlebenden Mäuse bekommen vor dem Ende einer Runde 1 Junges, sodass sich ihre Anzahl jeweils verdoppelt. – Die Mäuse-Quadrate dürfen nicht übereinander auf das Spielfeld gelegt werden, auch nicht teilweise. – Wenn ein Fuchs weniger als 3 Mäuse gefressen hat, stirbt er. – Wenn ein Fuchs 3 Mäuse gefressen hat, überlebt er und bekommt 1 Junges. – Wenn ein Fuchs 4 oder 5 Mäuse gefressen hat, überlebt er und bekommt 2 Junge. – Wenn ein Fuchs 6 oder mehr Mäuse gefressen hat, überlebt er und bekommt 3 Junge. – Wenn ein Fuchs zur Hälfte oder vollständig auf einem anderen Fuchs landet, dann wandert der obere Fuchs ab, d. h. die Karte wird entfernt. – Wenn die Fuchs- oder Mäusepopulation ausstirbt, dann wandern wieder ein Fuchs bzw. drei Mäuse ein.

1 Führe die Simulation durch und trage deine Ergebnisse am Ende jeder Runde in die Tabelle ein.

2 Erstelle aus den Werten ein Diagramm in deinem Heft.

3 Nenne Auffälligkeiten im Diagramm und erkläre sie.

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Runde 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Anzahl der Räuber 1

Anzahl der Beute 3

Runde 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Anzahl der Räuber

Anzahl der Beute

56 NATURA_LB 2_NRW_049523 Illustrator: Wolfgang Herzig, Essen


ARBEITSBLATT Räuber-und-Beute-SimulationLösungen 1 individuelle Lösung (Beispiel siehe Praktische Tipps „Anstelle des Arbeitsblatts“)

2 individuelle Lösung z. B.:

3 Nennung der Auffälligkeiten: Es fällt auf, dass zunächst die Beutepopulation stark zunimmt, bevor auch die Räuberpopulation (weniger stark) zunimmt. Während die Räu-berpopulation noch zunimmt, nimmt die Beutepopulation bereits stark ab. Kurz nachdem die Beutepopulation einen sehr niedrigen Wert erreicht, erreicht auch die Räuberpopula-tion wieder einen sehr niedrigen Wert. Erklärung: Je größer die Beutepopulation ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Räuber überlebt und Nachkommen bekommt. Je größer jedoch die Räuberpopulation wird, desto weniger Beuteorganismen überleben. Geht die Beutepopulation zurück, sinkt auch die Anzahl der Räuber, da diese nun weniger Nahrung finden.

Praktische Tipps Vorbereitung der SimulationKopieren Sie für jede Gruppe dreimal den Bogen mit den Quadraten für die Räuber und zweimal den mit den Beute-Quadraten (s. Zusätzliches Arbeitsblatt „Vorlagen für die Räuber-Beute-Simulation“, s. Lehrerband S. 54). Wählen Sie dazu etwas festeres Papier (> 120 mg) und wenn möglich auch zwei unterschiedliche Farben. Schneiden Sie die Quadrate aus (am besten mithilfe einer Schneidemaschine).

Kapazitätsgrenzen in der SimulationErklären Sie Ihren Schülerinnen und Schülern, dass 234 Beutetiere bzw. 36 Räuber die natürli-che Kapazitätsgrenze der Populationen auf diesem Raum darstellen.

Zum ArbeitsblattWiederholen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern kurz, wie man ein geeignetes Dia-gramm anlegt. Dabei sollte Folgendes angesprochen werden: Diagramm nicht zu klein machen, Anzahl der Runden auf die x-Achse, Anzahl von Räuber und Beute auf die y-Achse, für Räuber und Beute unterschiedliche Farben verwenden.

Grenzen der SimulationSprechen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern über die Grenzen der Simulation (s. Zusatz- information „Kritik am Modell von Lotka und Volterra“, Lehrerband S. 54).

Anstelle des ArbeitsblattsWenn Sie die Simulation aus Zeitgründen nicht durchführen können, können Sie Ihre Schüle-rinnen und Schüler auch aus folgenden Daten ein Diagramm erstellen lassen.

KompetenzerwerbKompetenzbereich „Schwerpunkt Erkenntnisgewinnung”: Die Schülerinnen und Schüler füh-ren eine Simulation durch, stellen Ihre Ergebnisse grafisch dar und werten sie anschließend aus.Basiskonzept „System”: Die Schülerinnen und Schüler erkennen, inwiefern sich eine Räuber- und eine Beutepopulation gegenseitig beeinflussen.

Runde

Anzahl der BeuteAnzahl der Räuber

Anz

ahl

0

50

100

150

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Runde 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Anzahl der Räuber 1 1 1 1 1 1 2 5 20 36 6 1

Anzahl der Beute 3 4 6 10 18 32 56 94 120 36 3 3

Runde 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Anzahl der Räuber 1 1 1 1 1 2 5 19 36 36 1

Anzahl der Beute 4 8 12 22 40 76 136 208 80 3 3




Nebeneinander leben — Koexistenz im Wald [SB S. 46/47]

So können Sie mit dem Thema arbeite

Einstieg/Motivation LeitfrageWie kann Konkurrenz im Lebensraum Wald vermieden werden?Methodenauswahl• Präsentieren Sie der Klasse die Stopfpräparate von Buntspecht, Kleiber und Gartenbaum-

läufer bzw. von mindestens zwei der Vogelarten. Die Schülerinnen und Schüler formulieren Vermutungen, warum die gezeigten Vögel keine Konkurrenten sind. Notieren Sie die Schü-leräußerungen an der Tafel. (Mögliche Schülerantworten: Sie leben an unterschiedlichen Stellen im Wald, sie versuchen, dem anderen nicht zu begegnen, ernähren sich anders, sind tag- oder nachtaktiv).

• Statt der Stopfpräparate können Sie die Abbildungen der Vögel im Schülerbuch (S. 46) zeigen.

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler lesen den Text im Schülerbuch S. 46/47 und überprüfen ihre Anfangshypothesen.

• Bearbeitung der Aufgabe 1 im Schülerbuch S. 47.• Die Schülerinnen und Schüler informieren sich im Internet über das Nahrungsspektrum und

den Lebensraum der Vögel. Anschließend erstellen sie Steckbriefe.

Sicherung • Die Angepasstheiten der Vögel an ihren Lebensraum werden genannt und ihre Funktionen erklärt.

• Präsentation der Ergebnisse der Internetrecherche.• Definition der Fachbegriffe „zwischenartliche/interspezifische Konkurrenz“, „ökologische

Nische“, „Konkurrenzausschlussprinzip“.• Erstellung eines Begriffsnetzes (s. Methode, Schülerbuch S. 47).

Vertiefung • Die Schülerinnen und Schüler betrachten die Schwarzmeise in Bezug auf ihre mögliche Kon-kurrenz zu den drei bereits thematisierten Vogelarten (s. Aufgabe 2, Schülerbuch S. 47).

• Bearbeitung des Arbeitsblatts „Jedes Tier hat seinen Platz“ (s. Lehrerband S. 59).• Filmeinsatz: „Die Zimmerleute des Waldes“ (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 58).

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen und der Erkenntnisgewinnung. Die Schülerinnen und Schüler können „Konkurrenzvermeidung“ am Beispiel von Buntspecht, Gartenbaumläufer und Kleiber erklären. Basiskonzepte: Struktur und Funktion

[zu SB S. 46/47]

1 Erkläre die Angepasstheiten von Buntspecht, Gartenbaumläufer und Kleiber an ihren Lebensraum. Der Buntspecht besitzt einen meißelartigen Schnabel, mit dem er Spalten in der Rinde weiten und Löcher in sie hinein schlagen kann. Mit seiner langen und mit Widerhaken versehenen Schleuderzunge kann er Insekten, Spinnen und Käferlarven aus den Spalten und Löchern herausholen. Mit seinem Schnabel kann er sich auch Brut-, Übernachtungs- und Überwinterungshöhlen in Bäume schlagen. Der Gartenbaumläufer hat einen langen pinzettenartigen Schnabel, mit dem er in enge Spalten am Baum gelangen und dort Insekten und Spinnen hervorholen kann. Zudem ist er sehr leicht. Er sucht beständig die Rinde von Bäumen ab, indem er an dieser hochläuft. Der Kleiber hat einen kurzen, meißelartigen Schnabel, mit dem er Spalten in die Baumrinde schlagen kann und so an die Insekten und Spinnen, die in den Ritzen der Borke leben, kommt.

Lösungen

0 2 Recherchiere Informationen und erstelle einen Steckbrief für die Schwanzmeise. Beurteile, ob sie als direkter Konkurrent der in Abb. 3 genannten Vogelarten bezeichnet werden kann. Steckbrief Schwanzmeise Lebensraum: lichte Laub- und Mischwälder Brutplatz: Nest in äußeren Zweigen, rankenden Pflanzen oder Hecken mit Sonneneinstrahlung Nahrung: kleine Insekten, Spinnen, Samen Wie alle drei Vogelarten lebt auch die Schwanzmeise in Laub- und Mischwäldern und ernährt sich von Insekten, Spinnen und seltener von Samen. Anders als die anderen Vögel hat sie keinen besonders angepassten Schnabel, sondern sammelt besonders kleine Insekten von Baumästen ab. Die Schwanzmei-se hat ihren Brutplatz vor allem in Zweigen oder in Hecken mit hoher Lichteinstrahlung. Durch Unterschiede bezüglich der Ernährungs-art und des Brutplatzes ist davon auszugehen, dass sie kein direkter Konkurrent der anderen drei Vogelarten ist.

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NATURA_LB 2_NRW_04952358 Illustrator: Otto Nehren, Achern

Ökologische NischePflanzen und Tiere kämpfen im Wald tagtäglich um begrenzende Faktoren, wie z. B. Licht, Wasser oder Nahrung. Die Arten in Ökosystemen vermei-den Konkurrenz durch ökologische Einnischung.

Strategien der Einnischung:1. Unterschiedliche Orte der Nahrungssuche

(s. Arbeitsblatt „Jedes Tier hat seinen Platz“, Lehrerband S. 59)

2. Unterschiedliche Nahrung (s. Schülerbuch S. 46/47)

3. Unterschiedliche Temperaturvorlieben4. Unterschiedliche Fortpflanzungszeiten5. Tag- und Nachtaktivität

KonkurrenzDie Konkurrenz zwischen Individuen einer Art wird als intraspezifische Konkurrenz (innerart- liche Konkurrenz) definiert, die Konkurrenz zwischen den Individuen verschiedener Arten als interspezifische Konkurrenz (artübergreifende Konkurrenz). Beide Formen sollen durch die Einnischung vermieden werden.

Zusatzinformation

WaldbesuchJe nachdem, ob es die Lage Ihrer Schule erlaubt, können Sie zur Einstimmung mit der Klasse einen Wald besuchen. Die Schülerinnen und Schüler können dort mit geschlossenen Augen den Geräuschen des Waldes lauschen.

Praktische TippsSie hören das Rauschen des Windes in den Bäu-men, ein Knacken im Unterholz und gewiss auch Vogelstimmen. Als vorbereitende Hausaufgabe können die Schülerinnen und Schüler Steckbriefe zu Waldvögeln anfertigen.

Wimmer, N.; Zahner, V: Spechte: Ein Leben in der Vertikalen. G. Braun, Karlsruhe 2010 Film: „Die Zimmerleute des Waldes”, FWU


[zu Methode SB S. 47]

1 Skizziert in der Klasse als Langzeitaufgabe ein Begriffs-netz mit den Wörtern: Biotop, Arten, ökologische Nischen, biotische und abiotische Umweltfaktoren, Konkurrenz, Konkurrenzverringerung. Ergänzt fehlende Begriffe. siehe Abbildung

Lösungen

Konkurrenzverringerung

Konkurrenz

Umweltfaktoren

Biotop

Arten

ÖkologischeNischen

Überleben undFortpflanzung

ist begrenzt,führt zu

leben in einem

stehen in

führt zu

gefährdet

beeinflussen

gehört zu denbiotischen

Gesamtheit allerabiotischen und

biotischen

ermöglicht langfristig

lebennebeneinander

durch

hat abiotischeund biotische

bietet verschiedene

habenverschiedene


Illustratoren: Jörg Mair, München Wolfgang Herzig, Essen

Jedes Tier hat seinen Platz

Wenn du dir einen Specht vorstellen sollst, hast du bestimmt direkt das unverwechselbare Klopfen des Bunt-spechtes im Ohr. Es gibt aber verschiedene Arten von Spechten, die alle spezifische Merkmale und unter-schiedliche Ansprüche an ihren Lebensraum haben.

1 Fülle mithilfe der Texte und der Bilder die Tabelle aus.

2 Erkläre in deinem Heft am Beispiel der beiden Spechte den Begriff der ökologischen Nische, indem du die Informationen aus dem Text einbeziehst. Entscheide anschließend, ob es sich bei Bunt- und Grün-specht um Konkurrenten handelt.

3 Die Bestandsentwicklung des Grünspechts hängt vom Winterklima ab, dem Angebot an Höhlen- bäumen und dem Pestizideinsatz des Menschen. Erläutere diese Aussage in deinem Heft.

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Der Buntspecht Er ist 20 — 25 cm groß. Mit seinem meißelartigen Schnabel hämmert er Löcher in die Borke von Bäumen, um an versteckte Tiere zu gelangen. Spinnen, Käferlaven und weitere Insektenarten zieht er mit seiner Zunge, an deren Ende Wider-haken sind, aus der Borke. Im Herbst und im Winter weicht er auf Samen aus. Er lebt oft in Wäldern, aber auch in Parks.

Der Grünspecht Er ist 28 — 32 cm groß. Er übernachtet zwar auch in Baumhöhlen, die er in morsche Baumstämme ge-schlagen hat, verbringt aber die meiste Zeit des Tages am Boden. Durch sein grünliches Gefieder ist er auf Wiesen gut getarnt. Mit seinem spitzen Schnabel sucht er nach Ameisen. Er hat eine bis zu 10 cm lange, klebrige Zunge, die er bei der Nahrungssuche ein-setzt. Zu geringen Teilen fressen Grünspechte auch andere Insekten, Schnecken oder Obst. Grünspechte

leben an Waldrän-dern, in Parks oder auf städtischen Brachflächen. Be-sonders wohl fühlen sie sich auf Streu-obstwiesen.

Merkmal Buntspecht Grünspecht

Schnabelform

Zunge

Nahrungsspektrum

Lebensraum

bevorzugtes Jagdrevier

1 a) Buntspecht

1 b) Kopf des Buntspechts 2 b) Kopf des Grünspechts

2 a) Grünspecht

Konkurrenz?



ARBEITSBLATT Jedes Tier hat seinen Platz

Lösungen 1 siehe Tabelle

2 Die Ansprüche einer Art an ihre Umwelt (abiotische und biotische Faktoren) werden als ihre ökologische Nische bezeichnet. Obwohl beide Vögel zu den Spechten zählen, sind sie unterschiedlich an ihre Umwelt angepasst. Der Buntspecht nutzt seinen langen, stabilen Schnabel, um Spinnen und Käferlarven unter der Borke zu erreichen. Seine spezielle Zunge, an deren Spitze ein Widerhaken ist, hilft ihm dabei. Während der Buntspecht im Wald oder in Parks auf Bäumen lebt, findet man den Grünspecht die meiste Zeit unter den Bäumen am Boden. Er sucht dort, gut getarnt durch sein Gefieder, hauptsächlich nach Ameisen. Seine Zunge ist lang und klebrig. An ihr bleiben die Ameisen hängen. An dieser Gegenüberstellung sieht man, dass der Buntspecht eine andere ökologische Nische nutzt als der Grünspecht. Beide Vögel stehen nicht in Konkurrenz zueinander.

3 Die bevorzugte Nahrung des Grünspechts sind die Ameisen. Diese ziehen sich im Winter in ihr Nest zurück und schränken ihre körperlichen Aktivitäten auf ein Minimum ein. Wenn es besonders kalt ist, fallen sie in die Kältestarre. Dadurch ist der Grünspecht gezwungen, die Nester aufzugraben oder an anderen Stellen nach Nahrung zu suchen. Je nach Schneefall und gefrorenem Boden ist die Nahrungsbeschaffung sehr schwierig.

Ein weiterer begrenzender Faktor ist das Angebot an Höhlenbäumen. Der Grünspecht häm-mert mit seinem Schnabel Höhlen nur in morsche Stämme. Da dieses Totholz allerdings oft aus Wäldern oder Parks entfernt wird, fehlt ihm dieser Raum.

Durch das Düngen von Feldern greift der Mensch immer in den Naturhaushalt ein. Der Einsatz von Pestiziden bringt viele Vorteile, allerdings auch Nachteile. Kleine Insekten, wie die Ameisen, überleben den Einsatz nicht. Dadurch verringert sich das Nahrungsangebot des Grünspechts.

Praktische Tipps Infomaterial GrünspechtSie können unter www.nabu.de Infomaterial zum Grünspecht bestellen oder herunterladen. Zudem erhalten Sie dort kostenlose Farbposter.

Zusatzinformation Grünspecht — Vogel des Jahres 2014Der Naturschutzbund Deutschland (NABU) hat den Grünspecht zum Vogel des Jahres 2014 ge-kürt, um darauf aufmerksam zu machen, dass der Bestand in den letzten Jahren gewachsen ist. Der bundesweite Bestand hat, laut Dachverband Deutscher Avifaunisten (DDA), zwischen 1991 und 2011 um 105 Prozent zugenommen. Im gleichen Zeitraum ist er europaweit um ca. 50 Pro-zent gewachsen. Der NABU führt zusammen mit dem LBV (Landesbund für Vogelschutz) in vielen Regionen Umweltprojekte durch, die für den Grünspecht und viele weitere Tiere neue und sichere Areale schaffen.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich „Schwerpunkt Fachwissen”: Die Schülerinnen und Schüler können Kenntnisse wiedergeben und mit Konzepten verknüpfen. Sie können entscheiden, ob sich zwei Arten Kon-kurrenz machen oder unterschiedliche Nischen besetzen.Basiskonzepte „Struktur und Funktion” sowie „System”: Die Schülerinnen und Schüler stellen den Zusammenhang zwischen der Ausprägung der einzelnen Körperstrukturen und ihrer jeweiligen Funktion her. Sie erkennen die Variabilität und Angepasstheit der verschiedenen Vogelarten an ihren Lebensraum und ihre Lebensweise und lernen die Beziehungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt am Beispiel der ökologischen Nische kennen.

Merkmal Buntspecht Grünspecht

Schnabelform lang und spitz (wie ein Meißel) lang und spitz

Zunge Widerhaken an Zungenspitze lange, klebrige Zunge

Nahrungsspektrum Spinnen, Käferlaven und weitere Insektenarten, Winter: Samen

Insekten (am liebsten Ameisen), Schnecken oder Obst

Lebensraum Wald, Park Waldrand, Park, städtische Brach- flächen, Streuobstwiesen

bevorzugtes Jagdrevier auf Bäumen auf der Wiese, auf dem Boden




Flechten — ein Leben miteinander [SB S. 48]

Zecke — gefährlicher Parasit [SB S. 49]

[zu SB S. 48]

1 Beschreibe die Symbiose von Pilz und Alge. Eine Symbiose aus Pilz und Alge nennt man Flechte. Obwohl Flechten äußerlich wie nur ein Lebewesen aussehen, handelt es sich um eine Lebensgemeinschaft. In den Pilzhyphen sind die Grünalgen eingeschlossen. Die Algen betreiben Fotosynthese und versorgen den Pilz mit organischen Nährstoffen und Sauerstoff. Der Pilz wiederum versorgt die Grünalge mit Wasser und Mineralstoffen, sodass beide einen Nutzen aus der Lebensgemeinschaft ziehen.

2 Begründe, weshalb das Zusammenleben von Pilz und Grünalge auf trockenem Untergrund so wichtig ist. Flechten können Flechtensäure herstellen, mit-hilfe derer Gesteine in Feinsubstanz zersetzt werden. Dadurch kommt es zur Bodenbildung, der Boden kann dann Wasser speichern. Pilz oder Alge alleine sind jeweils nicht dazu fähig, sodass diese auf trockenem Untergrund ab-sterben würden.

Lösungen

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3 Recherchiere im Internet nach weiteren Sym-biosen. Welchen gegenseitigen Nutzen haben die beteiligten Arten? individuelle Lösung, z. B.: Wiederkäuer und Cellulose spaltende Einzeller: Einzeller spalten die in den Pflanzen enthal-tene Cellulose für die Verdauung des Wieder-käuers auf und machen somit die Nährstoffe verfügbar. Im Gegenzug erhalten die Einzeller eine warme und feuchte Umgebung im Körper des Wiederkäuers. Blattschneiderameisen und Pilze: Die Ameisen schneiden mit ihren Werkzeugen Stücke aus Blättern heraus, die sie in ihren unterirdischen Bau transportieren. Die enthaltenen Nährstof-fe liegen vor allem als Cellulose vor, die die Ameisen nicht verdauen können. Pilze können die Blattstücke zersetzen und so die Nährstoffe für die Ameisen freisetzen. Die Ameisen bieten den Pilzen Gänge mit feucht-warmem Klima, wo sie sich gut vermehren können.

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Einstieg/Motivation Leitfragen• Wie ist der Lebenszyklus einer Zecke?• Welche Krankheiten kann eine Zecke übertragen?MethodenauswahlSchreiben Sie als stummen Impuls das Wort „Parasit“ an die Tafel. Knüpfen Sie an den Erfah-rungshorizont der Schülerinnen und Schüler an und sammeln Sie die Aussagen an der Tafel. Lenken Sie anschließend das Unterrichtsgespräch auf die Zecke.

Erarbeitung • Die Schülerinnen und Schüler lesen den Text im Schülerbuch S. 49 und bearbeiten die Auf- gaben 1 bis 3.

• Erarbeitung des Arbeitsblatts „Der Lebenszyklus der Zecke“ (s. Lehrerband S. 63).• Zeigen Sie den Film „Welt der Winzlinge — Zecken“ (s. Literatur- und Medienhinweise,

Lehrerband S. 62). Die Schülerinnen und Schüler machen sich während des Films Notizen zur Lebensweise von Zecken und zur möglichen Übertragung von Krankheitserregern.

Sicherung • Vergleich und Korrektur der Schülerlösungen zu den Aufgaben 1 bis 3 im Schülerbuch S. 49.• Korrektur der Lösungen zum Arbeitsblatt „Der Lebenszyklus der Zecke“ (s. Lehrerband S. 63

sowie Praktische Tipps, Lehrerband S. 64). • Überprüfung und Ergänzung der zu Beginn gesammelten Aussagen zum Impuls „Parasit”.

Vertiefung • Anfertigen von Steckbriefen verschiedener Spinnentiere.• Maßnahmen zum Schutz vor Zecken thematisieren (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 62).• Besprechung von Symbiosen (s. Schülerbuch S. 48) und Vergleich von symbiontischer und

parasitischer Lebensweise.• Mikroskopieren und Anfertigen einer biologischen Zeichnung der Mundwerkzeuge einer

Zecke mit der Wiederholung des Basiskonzepts Struktur und Funktion.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen. Die Schülerinnen und Schüler können Kenntnisse über Zecken wiedergeben und mit Konzepten verknüpfen. Sie können neue Sachverhalte beschreiben und erklären. Basiskonzepte: Struktur und Funktion sowie System


Schutzmaßnahmen vor ZeckenDa Zecken gefährliche Krankheiten übertragen können, ist es sinnvoll, in einem Unterrichts-gespräch oder als vertiefende Hausaufgabe Schutzmaßnahmen zu thematisieren:

Informationen finden Sie auf der Internetseite der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklä-rung, s. Literatur- und Medienhinweise.

Praktische Tipps

Unterscheidung Symbiose und ParasitismusAls Symbiose bezeichnet man eine Lebensge-meinschaft von Individuen verschiedener Arten mit beiderseitigem Nutzen. Von Parasitismus spricht man, wenn in einer Lebensgemeinschaft nur ein Interaktionspartner profitiert, während der andere geschädigt wird. Es gibt jedoch zahl- reiche Übergangsformen von einer Symbiose bis zur weitgehenden oder ganz einseitigen Ausnut-zung eines Partners.

Verschiedene Formen der SymbioseMan findet alle Stufen der Vergesellschaftung vom lockeren, gelegentlichen Zusammenschluss bis zur vollkommenen gegenseitigen Abhängig-keit der Symbiosepartner.

Die lockerste Form der Symbiose bezeichnet man als Allianz. Man findet sie z. B. bei Maden-hacker und Büffel, die nur gelegentlich aufein-andertreffen und dann gegenseitig voneinander profitieren. Beim Mutualismus besteht eine engere, kontinuierlichere Bindung. So „melken“ manche Ameisenarten Blattläuse und verwerten diese Ausscheidungen als Nahrung. Als Gegen-leistung lassen die Ameisen keine Fressfeine in die Nähe der Blattläuse. Im Unterschied zu den beiden erstgenannten Symbioseformen können die Partner einer Eusymbiose nicht mehr ohne einander existieren. Ein Beispiel dafür sind Flechten (s. Schülerbuch S. 48).

Zusatzinformation

Film: „Welt der Winzlinge — Zecken“, www.planet-schule.de

Informationen zum Thema „Zecken“ finden Sie auf dem Internetportal der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung (BZgA), www.kindergesundheit-info.de


[zu SB S. 49]

1 Beschreibe den Lebenszyklus der Zecke. Aus den Eier schlüpfen Larven mit nur sechs Beinen. Diese saugen an einer Maus oder einem anderen Wirtstier einige Tage Blut und überwintern dann. Im Frühjahr häuten sie sich zu Nymphen mit acht Beinen. Diese benötigen wiederum eine Blutmahlzeit und überwintern dann. Im nächsten Frühjahr häuten sie sich zu adulten Zecken, die sich paaren. Das Weibchen saugt sich in einigen Tagen mit Blut voll und legt schließlich etwa 2000 Eier, das Männchen stirbt nach der Paarung.

2 Erstelle jeweils einen Steckbrief zu FSME und Borreliose und nenne Vorbeugungs- und Be-handlungsmaßnahmen mithilfe von Informa-tionen aus Fachbüchern und dem Internet. FSME (Frühsommer-Meningo-Enzephalitis) Erreger: Virus aus der Gattung der Flaviviren Übertragung: durch Zecken oder Stechmücken Verbreitung: vor allem im Süden Deutschlands erhöhtes Infektionsrisiko Symptome: zunächst grippeähnliche Symp- tome wie Fieber, Kopfschmerzen, Erbrechen, selten ist das ZNS betroffen, was eine Hirn-hautentzündung auslösen kann; bei starkem Befall: Hirnentzündung mit Bewusstseinsstö-rungen und Lähmungserscheinungen Behandlung: keine Therapie möglich; Symptome sind linderbar Vorbeugung: Schutzimpfung

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Borreliose Erreger: Bakterium Borrelia burgdorferi Übertragung: durch Zecken Verbreitung: in Deutschland flächendeckende Infektionsgefahr Symptome: Hautrötung (Wanderröte), aller-dings nicht in allen Fällen, grippeähnliche Symptome wie Fieber, Kopf- und Glieder-schmerzen, nach mehreren Wochen breitet sich der Erreger über das Blut und die Lymphe im Körper aus und befällt Nerven, Muskeln oder Gelenke, starke Nerven- oder Muskelschmer-zen, Hirnhautentzündung, Herzmuskelentzün-dung und sogar Lähmungen Behandlung: In der Frühphase Antibiotika; danach schwer behandelbar Vorbeugung: Vermeidung eines Zeckenbisses

3 Stelle eine Hypothese auf, weshalb es so wichtig ist, dass man die Zecke beim Heraus-ziehen aus der Haut nicht quetscht. Wenn man die Zecke beim Entfernen quetscht, ist es möglich, dass zusätzliche Krankheitserre-ger in die Wunde gelangen.

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Illustratorin: Ingrid Schobel, Hannover

Der Lebenszyklus der Zecke

Zecken zählen zu den Spinnentieren und leben als Parasiten auf Säugetieren. Im Laufe ihrer Entwicklung wechseln sie zweimal den Wirt. Mithilfe ihrer Mundwerkzeuge dringen sie in die Haut ihres Wirtes ein und saugen Blut.

1 Vervollständige den oben abgebildeten Lebenszyklus der Zecke. a) Schneide die Abbildung und die Texte aus. b) Lies dir alle Texte gut durch und überlege mit deinem Sitznachbarn eine sinnvolle Reihenfolge. Beginne mit der Eiablage. c) Trage passend auf den Beschriftungslinien ein: 1. Wirt, 2. Wirt, 3. Wirt, Eier, Nymphen, Larven, Weibchen, Männchen. d) Klebe alle Teile in deinem Heft zu einem vollständigen Lebenszyklus einer Zecke zusammen.

2 Schreibe in dein Heft, in welchen Entwicklungsphasen die Zecke Blut benötigt.

3 Informiere dich in Fachbüchern und im Internet über die Möglichkeiten, Zecken fachgerecht zu ent-fernen. Formuliere eine Anleitung und schreibe sie in dein Heft.

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Jetzt ist die Zecke geschlechtsreif und ca. stecknadelkopfgroß. Männchen und Weibchen paaren sich. Die Männchen sind meist kleiner als die Weibchen.

Nach einigen Monaten häuten sich die Larven. Es schlüpfen die Nymphen. Sie sind ebenfalls geschlechtslos, aber etwas größer als die Larven und haben 8 Beine.

Die Nymphen benötigen für ihre weitere Entwicklung eine Blutmahlzeit. Dafür wählen sie größere Wirte, wie Hasen, Füchse oder gelegentlich auch den Menschen.

Die Larven benötigen für ihre weitere Entwicklung eine erste Blutmahlzeit. Dafür suchen sie sich kleine Nagetiere als Wirt.

Nach der Paarung stirbt das Männchen. Das Weibchen sucht vor der Eiablage noch einen großen Wirt, wie z. B. Rotwild, einen Hund oder den Menschen für eine Blutmahlzeit.

Im Herbst legt das Weibchen rund 2000 Eier am Boden ab und stirbt dann. Im Frühjahr schlüpfen geschlechtslose, winzige Larven. Sie sind zuerst farblos, später braun und haben 6 Beine.

64 NATURA_LB 2_NRW_049523 Illustratorin: Ingrid Schobel, Hannover


ARBEITSBLATT Der Lebenszyklus der Zecke

Lösungen 1

2 Erste Blutmahlzeit: Larven zur weiteren Entwicklung Zweite Blutmahlzeit: Nymphen zur weiteren Entwicklung Dritte Blutmahlzeit: Weibchen vor der Eiablage

3 • Zecken möglichst sofort mit Pinzette oder Zeckenentfernungsinstrument entfernen oder einen Arzt aufsuchen

• Zecke im Kopfbereich, möglichst nah an der Einstichstelle fassen und gerade herauszie-hen

• Zecke beim Herausziehen nicht quetschen • Zecke nicht mit Öl, Nagellack o. Ä. einpinseln • Einstichstelle desinfizieren

Praktische Tipps Vor der Bearbeitung des Arbeitsblatts sollten Sie die Schülerinnen und Schüler darauf hin-weisen, dass alle ausgeschnittenen Teile erst nach einer Lösungskontrolle aufgeklebt werden dürfen. Da die Schülergruppen unterschiedlich schnell fertig werden, hat es sich bewährt, den fertigen Lebenszyklus der Zecke einige Male zu kopieren (s. Lösung) und zur selbstständigen Lernzielüberprüfung auf das Pult zu legen.

Zusatzinformation Was tun beim Zeckenstich? Da Zecken gefährliche Krankheiten übertragen können, ist es wichtig, sie schnellstmöglich zu entfernen. In Apotheken kann man spezielle Instrumente kaufen, die das Entfernen der vollständigen Zecke erleichtern. Zum einen gibt es Zeckenpinzetten, zum anderen sogenannte Zeckenkarten. Hat man keines von beiden griffbereit, kann man eine Zecke notfalls auch mit den Fingern entfernen. Wichtig ist dabei, die Zecke nicht zu zerdrücken, da Krankheiterreger sonst vermehrt übertragen werden.Da die Zecke Widerhaken an ihrem Saugrüssel hat und zudem noch eine klebstoffartige Sub-stanz in die Wunde abgibt, passiert es schnell, dass der Kopf der Zecke steckenbleibt. Gelingt die Entfernung nicht vollständig, sollte ein Arzt aufgesucht werden. Entzündet sich die Einstichstelle oder bildet sich Wanderröte (s. Schülerbuch S. 49), muss eben-falls ein Arzt die Haut begutachten.

Kompetenzerwerb Kompetenzbereich „Schwerpunkt Fachwissen“: Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten den Lebenszyklus eines Parasiten am Beispiel der Zecke, indem sie den Ablauf der Entwicklung im Zusammenhang mit den Wirtswechseln rekonstruieren. Basiskonzepte: „Struktur und Funktion“ sowie „System“: Anhand des Arbeitsblatts lernen die Schülerinnen und Schüler die Zecke als Beispiel für einen Parasiten kennen, dessen Lebenszyk-lus von verschiedenen Wirten abhängig ist.

Männchen

Weibchen3. Wirt

Eier

Larven

2. Wirt

Nymphen

1. Wirt

Die Larven benötigen für ihre weitere Entwicklung eine erste Blutmahlzeit. Dafür suchen sie sich kleine Nagetiere als Wirt.

Die Nymphen benötigen für ihre weitere Entwicklung eine Blutmahlzeit. Dafür wählen sie größere Wirte, wie Hasen, Füchse oder gelegentlich auch den Menschen.

Nach einigen Monaten häuten sich die Larven. Es schlüpfen die Nymphen. Sie sind ebenfalls geschlechtslos, aber etwas größer als die Larven und haben 8 Beine.

Im Herbst legt das Weibchen rund 2000 Eier am Boden ab und stirbt dann. Im Frühjahr schlüpfen geschlechtslose, winzige Larven. Sie sind zuerst farblos, später braun und haben 6 Beine.

Nach der Paarung stirbt das Männchen. Das Weibchen sucht vor der Eiablage noch einen großen Wirt, wie z. B. Rotwild, einen Hund oder den Menschen für eine Blutmahlzeit.

Jetzt ist die Zecke geschlechtsreif und ca. stecknadelkopfgroß. Männ-chen und Weibchen paaren sich. Die Männchen sind meist kleiner als die Weibchen.

Tiere bestehen aus Zellen Praktikum: Mikroskopieren von ... · Literatur- und Medienhinweise,...

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