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Angelika Sust
WUNDERWERK WABENBAUGeniale Erfindungen der Natur
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst)
empfohlen für Sekundar-
stufe II
Zugunsten einer leichteren Lesbarkeit wird in diesem Heft nicht immer
ausdrücklich auch die weibliche Form genannt. Selbstverständlich sind
aber immer weibliche und männliche Personen gemeint. Wir bitten für
dieses Vorgehen um Ihr Verständnis.
Das Projekt „Bienen und
Bildung“ erkundet die viel-
fältigen Bezüge zwischen
Bienen und Bildung und
denkt frei über Disziplinen
hinweg: Autorinnen und
Autoren aus der gesamten
Bundesrepublik entwickeln
Unterrichtsentwürfe und
Bildungsprojekte in den
Natur- und Geisteswissenschaften, zusätzlich beschäf-
tigt sich ein Sachbuch mit der Frage, was wir aus der all-
täglichen Auseinandersetzung mit der Biene über den
Kosmos und uns selbst lernen können – all das entsteht
aus dem Dialog zwischen Naturwissenschaftlern,
Philosophen, MINT- und Sprachlehrern, Waldorf-,
Reform- und allgemeinbildenden Pädagogen. Die Ak-
teure dieses Projekts gestatten es sich, Grenzen aus-
zuloten, zu überschreiten und zu durchbrechen, große
und kleine Fragen zu stellen – und sich dabei nicht
vom festen Glauben abbringen zu lassen, dass die Be-
schäftigung mit der Biene lehrreich, inspirierend und
heilsam zugleich sein kann.
Was ist das Besondere? Bei der unterrichtlichen Be-
schäftigung mit dem Thema Bienen finden Kinder und
Jugendliche einen realen Bezug zur lebendigen Natur
und einem rätselhaften Naturwesen, dessen spannende
Geheimnisse sie nach und nach erobern können. Sie
begreifen und berühren einen außerordentlich kom-
plexen und sinnvollen Lebenszusammenhang, der sie
herausfordert, verantwortungsvoll zu handeln und
dazu ermutigt, immer wieder neue Fragen zu stellen,
ohne endgültige Antworten zu erhalten. Und viel-
leicht geht es ja gar nicht „nur“ um die Bienen? Es
scheint mir an der Zeit, unsere Welt viel stärker
– auch im Sinne Alexander von Humboldts –
als ein lebendiges Gebilde zu betrachten,
in dem alles mit allem zusammenhängt, in dem auch die
Geschicke der Bienen und des Menschen aufs Engste
miteinander verquickt sind.
Die Autorinnen und Autoren der Unterrichtsmaterialien
entwickeln ihre Ideen auf dem Hintergrund imkerlicher
und pädagogischer Praxis und werben für einen holisti-
schen Ansatz im Verständnis der Natur.
Einen erfolgreichen Unterricht mit und ohne Bienen
wünscht Ihnen herzlichst
Ihr
Thomas Radetzki
Vorstand Aurelia Stiftung
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STRUKTUR DER LERNEINHEITEN
LIEBE LEHRERINNEN UND LEHRER,
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II2
Wunderwerk Wabenbau
empfohlen für
Klassen 8–10em
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5–7
empfohlen für
Sekundarstufe II
WUNDERWERK WABENBAU
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Alle Unterrichtsmaterialien können
Sie hier downloaden:
www.mint-zirkel.de/Inspiration-Biene
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II3
Die Unterrichtsidee auf einen Blick
WUNDERWERK WABENBAUGeniale Erfindungen der Natur
Leitfragen:
 Worin liegt das Geheimnis des Wachswabenbaus?
 Was macht den Superorganismus Bienenvolk aus?
 Was können wir von den Bienen lernen?
Klassen: Sekundarstufe II
Zeitbedarf: 4–6 x 45 Minuten
Fächer: Physik/Chemie, Mathematik,
(Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst)
BEZUG ZUM LEHRPLAN
Physik/Chemie: Physikalische und chemische Eigenschaf-
ten des Naturstoffs Bienenwachs, Bionik – technische
Nutzung von Phänomenen der belebten Natur
BEZÜGE ZU WEITEREN FÄCHERN
Mathematik: Zellgeometrie einer Bienenwabe, Umfang
und Flächeninhalt geometrischer Formen im Vergleich,
dichteste Kugelpackung
Biologie: Wabenbau- und andere Lebensprozesse im
Bienenvolk, Superorganismus Bienenvolk
Ethik/Philosophie: Mensch und Natur
Kunst: kreatives Gestalten mit Wabenmuster
KOMPETENZEN
 In dieser Unterrichtssequenz werden den Schülern
die Besonderheit der Wabenstruktur sowie die
Einzigartigkeit des Wachses nähergebracht.
 Die Schüler begreifen das Wachs als körpereigenen
Baustoff der Bienen, den die Bienen optimal für ihre
Bedürfnisse nutzen.
 Sie erwerben Kenntnisse, mit welchen Tricks die
Bienen ihren akkuraten Wabenbau anfertigen.
 Sie lernen die Bionik kennen und wie der Mensch die
Wabenstruktur für die Technik nutzbar macht.
 Die Schüler bekommen Einblicke in das Bienenvolk
als Superorganismus, der aufs Engste mit seinem
Wabenkörper verbunden ist.
 Sie entwickeln ein Verständnis für die Genialität der
Natur und für die Vorteile, die es bringt, wenn man
die Natur in die eigenen Lebensprozesse integriert.
 Sie lernen, Experimente, Rechenwege und Beweise
zu planen und umzusetzen, um Hypothesen zu veri-
fizieren.
 Neben naturwissenschaftlichen Methoden werden
Kreativität und (selbst)kritisches Denken gefördert.
MATERIALLISTE
Bienen sind für die Unterrichtssequenz nicht
notwendig.
 ggf. Bienenwachsstücke (vom Imker, notfalls Wachs-
mittelwände aus dem Imkerbedarf)
 ggf. Bienenwabe mit Naturwabenbau (vom Imker,
notfalls über die Fotos der Unterrichtssequenz ver-
mittelbar)
 Pustefix oder ähnliches für Seifenblasen
 Strohhalme
 Petrischalen
 Wasser und Spülmittel
 Taschenrechner
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Weitere Informationen finden Sie im Begleitbuch „Inspiration Biene“
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II4
Lehrerinformation: Wunderwerk Wabenbau
ZUR SACHE
WACHS UND WABENBAU
Wenn ein Honigbienenvolk in einen hohlen Baum ein-
zieht oder – da es in unseren Breitengraden kaum noch
hohle Bäume gibt – in eine vom Imker bereitgestellte
leere Bienenbehausung, beginnen die Arbeiterinnen
sofort mit Ausbau ihrer neuen Behausung. Naturgemäß
bauen sie senkrecht von oben nach unten mehrere, pa-
rallel zueinander ausgerichtete Waben aus Wachs. Eine
Wabe ist ein Gebilde aus röhrenartigen Sechseckzellen,
die dicht an dicht fast waagrecht aufeinander liegen. Die
Zellen werden auf beiden Seiten der Wabe ausgebaut,
getrennt durch eine hauchdünne Wachsmittelwand,
die den gemeinsamen Boden zweier Zellen bildet. Die
Zellen beiderseits der Mittelwand liegen versetzt zuei-
nander, sodass die Ecke von drei aneinandergrenzenden
Sechsecken den Mittelpunkt des Sechsecks auf der an-
deren Seite bildet.
Zwischen zwei benachbarten Waben befindet sich
eine 8 bis 10 Millimeter breite Wabengasse. Dieser so-
genannte Bee Space bietet zwei Bienen gerade so viel
Platz, dass sie ungehindert Rücken an Rücken aneinan-
der vorbeilaufen können. Da es im Bienennest „stock-
dunkel“ ist, orientieren sich die Arbeiterinnen beim
Bauen am Erdmagnetfeld sowie an der Schwerkraft, die
sie dank spezieller Sinneshärchen am Kopf, Brustkorb,
Hinterleib und an den Beinen wahrnehmen.
Körpereigener Baustoff
Die Bienen stellen den Baustoff für ihre Behausung, das
Bienenwachs, selbst her. Speziell für diese Aufgabe mit
Wachsdrüsen ausgerüstete Baubienen scheiden auf der
Unterseite ihres Hinterleibs hauchdünne, weiße Wachs-
plättchen aus. Die Plättchen werden auf ein Bürstchen
am Hinterbein aufgespießt und zu den Mundwerkzeu-
gen transportiert. Gut durchgekaut und angereichert
mit körpereigenem Drüsensekret lässt sich das Wachs
leicht formen und an der gewünschten Stelle anbauen.
Der Wabenbau erfolgt in faszinierender Gruppenarbeit,
wobei sich die Baubienen mit ihren Beinen ineinander
zu Bauketten oder einer Bautraube verhaken. Innerhalb
weniger Tage entsteht nach und nach ein zusammen-
hängendes Wabenwerk aus dicht aneinandergereihten
Sechseckzellen.
Ausgeklügelte Architektur
In den länglichen, sechseckigen Zellen lagern die Bienen
fermentierten Pollen und vor allem Honig, der ihnen
Energie liefert – für sämtliche Arbeiten im und außerhalb
des Bienenstocks und um sich den Winter über warm
zu halten. Mit der Wahl der Sechseckform scheinen die
Bienen mathematisches Kalkül zu beweisen. Denn die
Wabenstruktur lässt sich mit einem Minimum an Bau-
material realisieren – wodurch die Bienen wertvolle
Ressourcen sparen –, dennoch sind die Waben außer-
gewöhnlich stabil und vermögen ein Maximum an Honig
aufzunehmen. Der Verhaltensforscher und Bienenexper-
te Karl von Frisch, der 1973 für seine Arbeiten über die
Tanzkommunikation der Bienen den Nobelpreis erhielt,
schreibt in seinem Buch „Aus dem Leben der Bienen“:
„ Wer zum ersten Mal eine volle Wabe aus dem Stock hebt, staunt über ihr hohes Gewicht. Eine Wabe (…) kann 2 kg Honig aufnehmen (…).
Dabei brauchen die Bienen zu ihrer Herstellung nur 40 g Wachs. “
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Abgebrochene Wabe mit beidseitig ausgebauten Zellen und hauchdünnen Mittelwänden
SCHON GEWUSST?Für den Bau des kompletten Waben-werks werden ungefähr 1.200 Gramm Wachs benötigt, das die Baubienen in
ihren Wachsdrüsen selbst herstellen. Um die Arbeit verrichten zu können, ver-braucht ein Bienenvolk die Energie aus rund 7.500 Gramm Honig.
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II5
Lehrerinformation: Wunderwerk Wabenbau
Sind Bienen mathematisch begabt?
Jede Wabe besteht aus zehntausenden röhrenmäßig
ausgebauten Zellen, deren Querschnitt ein gleichseitiges
Sechseck bildet, ein sogenanntes Hexagon. Die sechs-
eckigen Zellen sind rund 12 Millimeter tief und weisen
einen Durchmesser zwischen 5,2 und 5,4 Millimeter
auf – nur die etwas größeren Brutzellen für die männ-
lichen Bienen (Drohnen) bilden hier eine Ausnahme.
Die Wände der Zellen haben eine Dicke von 0,073 Milli-
metern bei einem Winkel von exakt 120°. Derart regel-
mäßige geometrische Formen, wie sie die Bienenwaben
aufweisen, sind nahezu einzigartig im Tierreich. Wie
gelingt den Bienen diese präzise Bauweise? Gene ra-
tionen von Naturforschern und Mathematikern, darun-
ter Aristoteles (384–322 v. Chr.) und Johannes Kepler
(1571–1630), waren fasziniert von dieser Perfektion. Sie
kamen zu dem Schluss, dass Bienen ein mathematisches
Verständnis haben müssten.
Auch wenn keine mathematische Begabung dahinter
steckt, so ist die Lösung dieses Rätsels nicht weniger
faszinierend. Bienen nutzen für ihr geniales Werk eine
besondere Eigenschaft des Baumaterials. Am Anfang
stellen sie kleine Wachsschälchen her, angeordnet in
dichtester Kugelpackung. Diese werden zu zylinder-
förmigen Zellstrukturen ausgebaut, wobei ihr eigener
Körper den Bienen als Schablone dient. Bienenwachs,
das sich aus rund 300 verschiedenen chemischen Be-
standteilen zusammensetzt, besitzt – wie Glas – die
physikalischen Eigenschaften einer Flüssigkeit. Es hat
keinen festen Schmelzpunkt, doch seine Viskosität und
Formbarkeit nimmt bei Erwärmung zu. Durch die röh-
renartigen Zellformen ist das Wachs inneren mechani-
schen Spannungen ausgesetzt. Wird es auf ungefähr
40 Grad Celsius erwärmt, gehen die bislang ungeordne-
ten Wachsmoleküle (amorpher Zustand) in einen quasi-
kristallinen Zustand mit paralleler Ausrichtung über.
Dank diesem Selbstorganisationsprozess des Wachses
entstehen glatte, gleichmäßig dünne Zellwände in exak-
ten Winkeln zueinander. Ein ähnliches Phänomen lässt
sich bei Seifenblasen beobachten, die aufeinandertref-
fen und sich über glatte Flächen verbinden.
Heiße Bienen
Wie wird das Wachs im Bienenvolk auf 40 Grad Celsius
erwärmt? Mit der Energie des Honigs sind Bienen
in der Lage, aktiv Wärme zu erzeugen. Wenn sie ihre
Flügel auskoppeln und ihre Flugmuskulatur quasi „im
Leerlauf“ erzittern lassen, können sie ihre Körper auf
über 40 Grad Celsius aufheizen. Arbeiterinnen – Jürgen
Tautz nennt sie Heizerbienen – schlüpfen in die Zellröh-
ren, vibrieren so lange mit ihren Muskeln, bis das Wachs
sich von selbst verformt. Übrigens: Dank ihrer Fähigkeit
Wärme zu erzeugen, können Honigbienen als ganzes
Volk den Winter überleben und die im Brutnest erfor-
derliche Temperatur von nahezu konstanten 37 Grad
Celsius aufrechterhalten.
Exkurs: BEE-onik – Wabenbau in der Technik
Eine leichte, stabile Struktur, die sich mit einem Mi-
nimum an Materialaufwand verwirklichen lässt, ist
nicht nur im Bienenstock attraktiv. Die Wabenform
fand schnell Nachahmer im technischen Bereich, vor
allem im Leichtbau, wie etwa in der Luft- und Raum-
fahrt, im Schiffbau, Hochbau oder in der Automobil-
branche. Auch bei Ziegelsteinen, Verpackungsmate-
rialien, Kuppelgewölben, Surfbrettern, Snowboards
etc. kommen Wabenstrukturen zum Einsatz.
Intranet, Immunsystem und Gedächtnis
Die Sechseckzellen sind nicht nur Vorratskammern, das
Wabenwerk hat weitaus mehr Funktionen:
 Es dient als Kinderstube für die Brut und zeitweise als
Schlaf- und Ruheräume für erschöpfte Arbeiterinnen.
 Von den Bienen komplett mit antibakteriellem Propo-
lis (von Baumknospen gesammeltes und mit Speichel
angereichertes Kittharz) überzogen, wirkt der Wa-
benbau im Volk wie ein schützendes Immunsystem.
 Die röhrenartig angelegten Sechseckzellen sind an
den äußeren Rändern mit Wachswülsten versehen,
wodurch auf der gesamten Wabenoberfläche ein
ebenes zusammenhängendes Wabennetz entsteht.
Dieses Netz ist von immenser Bedeutung für die
Kommunikation im Stock. Es leitet Vibrationen weiter,
die die Bienen mit ihrer Flugmuskulatur erzeugen und
über ihre Beine auf die Wabenoberfläche übertragen.
Auf diese Weise kann eine Sammlerin im wuseligen
Stock inne ren auf sich aufmerksam machen: „Kommt
her und folgt mir, ich habe euch etwas mitzuteilen!“
 Im Wachs ist der unverkennbare Duft des Volkes ge-
speichert. Wie eine Signatur ist der Stockduft Teil der
Identität der Kolonie. Da auch die Chitinpanzer mit
einer Wachschicht überzogen sind, trägt jede Biene
als Erkennungsmerkmal den stockeigenen Geruch
an sich. Wer fremdartig duftet, wird von den Wäch-
terbienen am Nesteingang angegriffen und darf nicht
eintreten.
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II6
Lehrerinformation: Wunderwerk Wabenbau
 Das Wabenwerk ist Klimaanlage und Wärmeregula-
tor: Der Bee Space in den Wabengassen sorgt für eine
gute Luftzirkulation und verhindert Wärmeverluste.
Das Bienenwachs besitzt sowohl isolierende als auch
wärmeleitende Eigenschaften, was unter anderem bei
der Aufzucht der Brut sehr entscheidend ist.
 Im Hohlraum der Bienenbehausung hat der Waben-
bau eine stützende und formgebende Funktion – ähn-
lich einem Skelett wächst er mit, wenn sich das Volk
vergrößert. Aus dem eigens ausgeschiedene Wachs
bauen sich die Bienen einen Körper, auf und in dem
sie sich aufhalten. Honigbienen verbringen ungefähr
90 Prozent ihres Lebens auf ihrem Wabenkörper!
Der Bien – ein super Organismus
Da die Bienenkolonie nur in ihrer Gesamtheit überle-
bensfähig ist, in der alle Individuen wie die Zellen eines
Körpers zusammenarbeiten und miteinander verbunden
sind, wird das Bienenvolk oft als ein einziger funktionie-
render Organismus verstanden. Dieser Gedanke spiegelt
sich im Begriff „der Bien“ wider, der bereits im 19. Jahr-
hundert aufkam. In der modernen Forschung hat sich die
Bezeichnung „Superorganismus“ durchgesetzt. Zum Su-
perorganismus Honigbienenvolk gehören nicht nur alle
Bienen der Kolonie – die Arbeiterinnen, Drohnen und
die Königin –, sondern auch das Wachswabenwerk, das
dem Volk als Vorratskammer, Kinderstube, Immun- und
Kommunikationssystem, als Gedächtnis, Tanzboden und
Stützgerüst im Hohlraum der Bienenbehausung dient.
Von den Bienen lernen
Wo sind die Grenzen eines Lebewesens, eines ineinan-
der verzahnten, gut funktionierenden Organismus? In
jedem intakten Ökosystem sind alle darin enthaltenen
Mitglieder aufs Engste miteinander verbunden. Fällt
eines davon weg, verschiebt sich das ganze System oder
stirbt schlimmstenfalls ab.
Über Jahrmillionen haben sich Bienen und Blüten-
pflanzen evolutionär zu einem perfekten System wei-
terentwickelt: Die Blüten stellen den Bienen Nektar
als energiereiches Futter zur Verfügung. Im Gegenzug
sorgen die Bienen für eine punktgenaue Bestäubung der
Pflanzen und garantieren damit deren Fortpflanzung.
Ein Geben und Nehmen ohne auszubeuten, eine für
beide Seiten gewinnbringende Symbiose, die letztlich
die Fruchtbarkeit des Planeten Erde hervorgebracht
hat. Gehören ebenfalls die Blütenpflanzen zum Orga-
nismus Bienenvolk dazu?
Welche Rolle spielt die Sonne? Die Sammlerinnen einer
Kolonie fliegen aus, um die von den Blütenpflanzen im
Nektar verstoffwechselte Energie der Sonne zu tanken.
Im Bienenstock wird Nektar in haltbaren Honig ver-
wandelt und als Energiereserve für sämtliche Lebens-
prozesse des Bienenvolkes gelagert … Solche Gedan-
kenexperimente lassen sich unendlich fortsetzen und
bieten viel Diskussionsstoff, vor allem, wenn der Mensch
als Wesen intergiert wird.
Nicht umsonst haben sich viele große Geister mit den
Honigbienen beschäftigt. Wenn wir genau hinsehen,
öffnen sie uns sehr anschaulich die Augen und schärfen
unseren Blick für das Ganze, für das Wesen des Lebens,
das Wesen der Natur. Wir können die Bienen zum Vor-
bild nehmen – nicht nur im Sinne der Bionik. Sie lehren
uns, sich ums Ganze zu kümmern.
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LITERATURTIPPS
Tautz, J. (2007). Der Bien – Superorganismus
Honigbiene. 2-CD-Set. Berlin: Supposé.
Tautz, J. & Steen, D. (2017). Die Honigfabrik: Die Wunderwelt
der Bienen – eine Betriebsbesichtigung. Gütersloh: Gütersloher
Verlagshaus.
Tourneret, E., de Saint Pierre, S. & Tautz, J. (2018). Das Genie
der Honigbienen. Stuttgart: Ulmer.
Ein Blick in diese Bienenbehausung veranschaulicht eindrücklich den Superorganismus Bienenvolk
LINKTIPP
Ökosystemdienstleistungen: der vielfältige Nutzen,
den der Mensch aus den Ökosystemen zieht.
www.nabu.de/imperia/md/content/nabude/naturschutz/
__kosystemdienstleistungen.pdf
QUERVERWEIS
Ergänzen können Sie den Unterricht mit Modul
„Schwarmintelligenz und Kommunikation“.
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II7
Lehrerinformation: Wunderwerk Wabenbau
ZUM UNTERRICHT – DER VERLAUF IM ÜBERBLICK
Einführung der
Sache/Problem-
stellung im Plenum
15 Minuten
 Wo lagern die Bienen ihren Honigvorrat, der
sie über den Winter bringt und aus dem sie
Energie für sämtliche Arbeiten und Lebens-
prozesse ziehen?
 Wie sieht die Struktur genau aus?
 Woraus besteht sie?
 Warum ist die Wabenstruktur die bestmögliche
Wahl?
 Warum wären runde, dreieckige, quadratische
Formen dicht an dicht gepackt weniger geeignet?
Brainstorming, Sammeln von
Hypothesen und Vermutungen
Folien 1 und 2 zeigen in
mehreren Ansichten den
Wachswabenbau der Bienen
Folie 2 Hypothesenbildung
(Lösung: Beste Material-
ausnutzung bei geringstem
Materialaufwand und höchste
Stabilität, die runde Form
bietet zwar mehr Raum,
erfordert jedoch viel mehr
Material.)
Arbeit in zwei
Arbeitsgruppen,
30 Minuten,
Gruppenwechsel
möglich nach
15 Minuten,
Austausch der
Ergebnisse
15 Minuten
 Sechseck, Kreis, Quadrat, Dreieck: Wie lässt sich
überprüfen, welche Form am meisten Fassungs-
vermögen besitzt?
 Eine Arbeitsgruppe überlegt sich einen
Rechenweg und rechnet aus.
 Eine Arbeitsgruppe überlegt sich ein passendes
Experiment.
AB 1
AB 2
Erläuterung der
Sache/Problem-
stellung im Plenum
10 Minuten
Rätsel: Sind Bienen mathematisch begabt? Die
verblüffende Exaktheit des Wabenbaus
Arbeit in Kleingruppen
15 Minuten
Experiment: Die sechseckige Seifenblase AB 3
Lösung Folie 3
Unterrichtsgespräch
und Gruppenarbeit
20 Minuten
BEE-onik – Ideenklau im Bienenstock AB 4
Erläuterung der
Sache/freies Unter-
richtsgespräch,
offene philosophi-
sche und (selbst)
kritische Diskussion
30–45 Minuten
 Der Bien – das Volk als Superorganismus
 Wachskörper als wesentlicher Bestanteil des
Bienenvolkes
 Was gehört alles zu einem Organismus?
 Welche Naturstoffe oder Lebewesen sind unver-
zichtbar für das menschliche Leben? An welchen
Naturkreisläufen sind wir beteiligt? Welche öko-
logischen Systeme nutzen wir? Welche nutzen wir
nicht (mehr)?
Folie 4
Puffer
Gruppenarbeit
30 Minuten
Durchführen des oben erdachten Experiments oder
freies, kreatives Gestalten mit Wabenmustern
Grafik Seite 8
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II8
Lehrerinformation: Wunderwerk Wabenbau
ERLÄUTERUNGEN DES UNTERRICHTSVERLAUFS
Am Anfang wird die Frage aufgeworfen, worin die
Honigbienen ihren Honig aufbewahren, beziehungs-
weise wie diese Struktur genau aussieht und woraus
der Wabenbau besteht. Die Folien 1 und 2 zeigen ver-
schiedene Ansichten des Wabenwerks. Um die Thematik
sinnlich erfahrbar zu machen, wäre es schön, eine Natur-
bauwabe vom Imker sowie mehrere kleine Wachsstücke
herumzureichen. Wenn die Schüler das Wachs länger in
den Händen halten, merken sie die durch Wärme zuneh-
mende Viskosität, die später noch von Bedeutung sein
wird. Um einen Bogen zu den kritischen Betrachtungen
am Ende der Unterrichtseinheit zu spannen, können
bereits jetzt die symbiotischen Zusammenhänge her-
ausgearbeitet werden: Bienen stellen das Wachs für den
Bau ihrer Waben – mit der Energie des Honigs – selbst
her. Honig wiederum ist haltbar gemachter Nektar, den
die Blütenpflanzen mithilfe der Sonnenenergie produ-
zieren und ihren Bestäubern seit Jahrmillionen anbieten.
In den nächsten Schritten wird nach und nach erarbei-
tet, warum die Wabenform die bestmögliche Struktur
ist (höchste Stabilität und beste Materialausnutzung bei
geringstem Materialverbrauch). Die Schüler sollen frei
assoziieren und Hypothesen aufstellen, die sie im wei-
teren Verlauf durch methodisches Arbeiten und wissen-
schaftliche Planung selbst verifizieren oder widerlegen.
Aufgeteilt in zwei Arbeitsgruppen überlegen sie Rechen-
wege ( Arbeitsblatt 1) und entwickeln Experimente
( Arbeitsblatt 2), die zu einem repräsentativen Ergebnis
führen sollen.
Zur Einführung der nächsten rätselhaften Fragestellung
kann noch einmal Folie 2 aufgelegt oder die Naturbau-
wabe gezeigt werden: Die Präzision und Exaktheit des
Wabenbaus lässt vermuten, dass Bienen ein mathema-
tisches Verständnis haben. Das Seifenblasen-Experi-
ment ( Arbeitsblatt 3 und Folie 3) veranschaulicht
die physikalisch anspruchsvolle Lösung des Rätsels auf
spielerische Weise. Bienen sind in der Lage Wärme zu
erzeugen und profitieren von den Selbstorganisations-
prozessen, die im Wachs bei Erwärmung automatisch
stattfinden. Hier kann betont werden, dass die Bienen
mit dem von ihnen selbst produzierten (körpereigenen)
Baustoff bis aufs Engste verbunden sind und ihn opti-
mal ausnutzen.
Arbeitsblatt 4 geht näher auf den Nutzen der Waben-
struktur in der Technik ein und inspiriert die Schüler, wie
ein Bioniker zu denken.
Um das offene Unterrichtsgespräch beziehungsweise
die freie philosophisch-ethische und (selbst)kritische
Diskussion am Ende vorzubereiten, benötigen die Schü-
ler noch einige Informationen über den Superorganis-
mus Bienenvolk. Erläuterungen zum Bien (siehe Seite 6)
sowie der Gedanke, dass der Wachswabenkörper we-
sentlicher Bestandteil des Superorganismus ist, können
mit Fotos ( Folie 4) oder idealerweise mit einem Besuch
bei einem wesensgemäßen Imker demonstriert und er-
lebbar gemacht werden. Das Gespräch soll bewusst frei
und mit offenem Ausgang geführt werden können und
wird hier nicht mit einem konkreten Arbeitsauftrag
verknüpft.
Wenn noch Zeit und Lust übrig ist, können die Schüler
entweder das auf Arbeitsblatt 2 entwickelte Expe-
riment durchführen oder mit Wabenmustern grafisch
kreativ werden. Allein das Entwerfen und Übereinan-
derschieben zweier deckungsgleicher Wabenelemente
bringt überraschende Effekte – die man übrigens auch
beim Naturwabenbau entdecken kann, da die Bienen
die Sechseckzellen versetzt zueinander auf beiden
Seiten der Wabe ausbauen (siehe Seite 4 und Folie 2).
Dadurch entstehen Würfel, Treppen oder sonstige
Muster, mit denen man sich gestalterisch ausleben kann
(siehe Grafik unten).
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Gestalterisches Experimentieren mit Wabenstrukturen
9© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Folie 1
WABENBAU DER HONIGBIENEN
In faszinierender Gruppenarbeit …
… um Pollen und Honig darin zu lagern.
… mit der Energie des Honigs gebaut …
Arbeiterinnen bilden Bauketten oder -trauben Wachs ausschwitzende Baubienen
Gegenseitiges Füttern – Baubienen müssen regelmäßig mit Honig „aufgetankt“ werden
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10© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Folie 2
WABENBAU DER HONIGBIENEN
Geniales Werk von höchster Präzision
Frisch gebaute Waben sind schneeweiß
Erst mit der Zeit werden die Waben dunkler und gelblich
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11© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Arbeitsblatt 1
GEOMETRISCHE FORMEN AUF DEM PRÜFSTAND Warum ist eine Struktur aus regelmäßigen Sechsecken die beste Wahl?
Bienen könnten ebenso gut runde bzw. zylinderförmige Zellen bauen – oder quadratische oder dreieckige Formen.
Überprüfe rechnerisch, welche der abgebildeten geometrischen Grundformen größte Fassungsvermögen besitzt.
1. Was musst du beachten, damit der Vergleich aussagekräftig ist?
2. Der einheitliche Umfang U sei 15 Zentimeter. Schreibe die Formeln für die Umfangberechnungen auf oder leite sie
her. Ermittle jeweils die unbekannten Seitenlänge a beziehungsweise den Radius r oder Durchmesser d.
Umfang regelmäßiges Sechseck (Hexagon):
Formel:
Rechnung:
Umfang Kreis:
Formel:
Rechnung:
Umfang Quadrat:
Formel:
Rechnung:
Umfang gleichseitiges Dreieck:
Formel:
Rechnung:
12© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
3. Schreibe die Formeln für die Berechnung des Flächeninhalts auf oder leite sie her. Berechne die jeweiligen
Flächeninhalte mit den oben ermittelten Seitenlängen a beziehungsweise dem Radius r oder Durchmesser d.
Flächeninhalt Hexagon:
Formel:
Rechnung:
Flächeninhalt Kreis:
Formel:
Rechnung:
Flächeninhalt Quadrat:
Formel:
Rechnung:
Flächeninhalt gleichseitiges Dreieck:
Formel:
Rechnung:
4. Welche Form hat – bei gleichem Umfang – den größten Flächeninhalt?
5. Welche Vorteile hat eine Wabenstruktur gegenüber einer dichtesten Kugelpackung?
13© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Arbeitsblatt 2
GEOMETRISCHE FORMEN AUF DEM PRÜFSTAND Warum ist eine Struktur aus regelmäßigen Sechsecken die beste Wahl?
Bienen könnten ebenso gut runde bzw. zylinderförmige Zellen bauen – oder quadratische oder dreieckige Formen.
Entwickle ein Experiment, mit dem du ermitteln könntest, welche der abgebildeten geometrischen Grundformen das
größte Fassungsvermögen besitzt.
1. Was musst du beachten, damit der Vergleich aussagekräftig ist?
2. Skizziere deine Idee für ein Experiment.
3. Welche Schwierigkeiten oder Ungenauigkeiten könnten auftauchen?
4. Welche Materialien könntest du leicht besorgen?
14© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Arbeitsblatt 3
EXPERIMENT: DIE SECHSECKIGE SEIFENBLASE
Ist es möglich, eine sechseckige Seifenblase herzustellen? Wenn ja, warum? Wenn nein, warum nicht? Überlege und
probiere aus! Brauchst du noch etwas, damit das Experiment gelingt?
Hypothese mit Begründung:
Durchführung des Experiments:
Ergebnis und Bewertung der Hypothese:
Verfügbare Materialien: Â Puste-Fix
 Wasser
 Spülmittel
 Petrischale
 Strohhalm
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15© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Folie 3
DIE SECHSECKIGE SEIFENBLASESelbstorganisationsprozesse von Materialien
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Wenn sich zwei oder mehrere Seifenblasen berühren, verbinden sie sich über eine glatte Fläche miteinander. Ähnliche
Selbstorganisationsprozesse finden beim Bau der Wachswaben im Bienenstock statt.
Im Experiment „Die sechseckige Seifenblase“ sieht das so aus:
16© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Arbeitsblatt 4
BEE-ONIK – IDEENKLAU IM BIENENVOLKBionik: Beobachtungen in der Biologie finden ihren Nutzen in der Technik
In der Bionik werden Phänomene und Lösungen der belebten Natur erforscht und für technische An-
wendungen nutzbar gemacht. Vom Wabenbau der Honigbienen inspiriert findet die Wabenstruktur
heute in zahlreichen Bereichen ihre Anwendung.
Warum ist das Wabenwerk der Honigbienen für technische Anwendungen so attraktiv?
Wo könnten Wabenstrukturen sinnvollerweise zum Einsatz kommen?
Warum sind Waben so stabil?
Informiert euch über Wabenplatten. Wo habt ihr sie schon einmal gesehen? Wofür würdet ihr sie nutzen?
Ideen aus dem Bienenstock: sehr stabile und leichte Wabenplatten
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17© Als Kopiervorlage freigegeben. Aurelia Stiftung und Klett MINT GmbH Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II
Wunderwerk Wabenbau
Folie 4
SUPERORGANISMUS BIENENVOLK
Das Wabenwerk ist wesentlicher Bestandteil des Superorganismus Bienenvolk
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Lösungen: Wunderwerk Wabenbau
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Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II18
Lösungen: Wunderwerk Wabenbau
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Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II19
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Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II20
Physik, Chemie, Mathematik (Biologie, Ethik/Philosophie, Kunst) | Sekundarstufe II21
Autorin
ANGELIKA SUST
WUNDERWERK WABENBAU
Angelika Sust gründete 2005 in Berlin das Textlabor
Sust – Raum für Kinder- und Jugendmedien, Bienen-
projekte und Naturpädagogik. Als freie Autorin und
Lektorin schreibt und konzeptioniert sie Bienenbücher
sowie Kinder- und Jugendbücher für verschiedene
Verlage. Ausgleichend zur Schreibtischtätigkeit ist sie
Shiatsu-Praktikerin, Naturpädagogin und Imkerin: Sie
gibt ganzheitliche Shiatsu-Behandlungen und gestaltet
Workshops über Bienen, Honig und Blütenvielfalt für
Kinder und Erwachsene direkt am Bienenstock.
Der Ulmer Verlag veröffentlichte 2016 ihr Buch über
wesensgemäße Bienenhaltung für Imkereieinsteiger
„Unsere ersten Bienen“. Als Co-Autorin verfasste sie mit
Demeter-Imker und Autor Günter Friedmann das um-
fassende Praxishandbuch „Bienengemäß imkern“, und
in enger Zusammenarbeit mit dem Bienenexperten und
Autor Jürgen Tautz erschien 2018 der großformatige
populärwissenschaftliche Bildband „Das Genie der
Honigbienen“.
„ Honigbienen faszinieren mich! Sie zeigen eindrücklich und vorbildlich das Wesen der
Natur – als perfekt funktionierende, nachhaltig handelnde Gemeinschaft, die seit Jahrmillionen
in enger Symbiose mit ihrer Umgebung lebt. Eine Biene allein macht noch keinen Honig. Wir sollten uns gemeinsam von der Energie und Intelligenz des Schwarms beflügeln und anstacheln lassen, denn dann kann etwas entstehen, das uns und allen anderen das
Leben versüßt! “
Angelika Sust
IMPRESSUM
1. Auflage Februar 2019
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Satz: Tanja Bregulla, Aachen
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© Aurelia Stiftung, Berlin, und Klett MINT GmbH, Stuttgart
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LITERATURTIPP
Sust, Angelika (2016).
Unsere ersten Bienen. Stuttgart: Ulmer.
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