Boden - Eine Lehrerhandreichung

Unterrichtseinheiten und –materialien für den

Schulunterricht

Teil III: Angebote für Mittelschulen und Gymnasien

Von

Katalin Roch

Projektleitung und Redaktion:

Prof. Dr. Willi Xylander

Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz

2010

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Angebote für die Sekundarstufe I an Mittelschulen und Gymnasien ........................................ 3

1. Mittelstufe .......................................................................................................................... 3

Methodisch- didaktische Vorgehensweise: ....................................................................... 4

Versuche mit lebenden Tieren ........................................................................................... 5

2. Oberstufe ............................................................................................................................ 7

Angebote für die Sekundarstufe II Gymnasien ...................................................................... 9

Inhalt Arbeitsmaterialien für die Sekundarstufen ................................................................... 10

Arbeitsmaterialien für die Sekundarstufen .......................................................................... 11

Bodenpraktikum ............................................................................................................... 11

Nachweis von Bodenleben ............................................................................................... 13

[1] CO2 – Nachweis ........................................................................................................... 13

[2] Katalase – Nachweis ................................................................................................... 14

SchülerInformation zum Boden-Praktikum...................................................................... 15

Katalase – Nachweis Sek. II .............................................................................................. 17

Aufgabenkarten ................................................................................................................ 21

Regenwurm-Projekt Klasse 6 ........................................................................................... 24

Eng-Bio-Projekt Klasse 6: What plants need to grow ...................................................... 25

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ANGEBOTE FÜR DIE SEKUNDARSTUFE I AN MITTELSCHULEN UND GYMNASIEN

1. MITTELSTUFE

An den sächsischen Mittelschulen und Gymnasien wird das Thema Boden in der Mittelstufe vor allem in Biologie und Geographie gelehrt. Die Vorstellung über die Zusammenhänge zwischen Klima, Boden und die Entwicklung verschiedener Vegetationstypen fällt für Kinder der Klassenstufe 7 in der Geographie oft schwer. Das fächerverbindende, vernetzte Denken beherrschen erst wenige. Im Biologieunterricht des vorangegangenen Schuljahres bzw. in Klasse 7 stehen die Wirbellosen im Mittelpunkt des Biologieunterrichtes. Besonderes Augenmerk wird hier auf den Regenwurm und die Insekten gelegt. Neben der üblichen Vermittlung von Wissen über die Anatomie der Tiere, sollte dessen Lebensweise und ökologische Bedeutung herausgearbeitet werden. In den Lehrbüchern wird dies gut vermittelt, so dass im „klassischen“, überwiegend lehrerzentrierten Unterricht der Schüler Wissen erwirbt. Empfehlenswert ist die Erarbeitung anhand von Versuchen. Einige sind längerfristig angelegt, andrere können ohne großen Zeitaufwand und zu Jahreszeit durchgeführt werden. In der Vegetationszeit sucht man sich den Wurm selbstverständlich selbst. Im Spätherbst, Winter oder im zeitigem Frühjahr, kann man im Zoofachhandel oder im Anglerbedarf Tauwürmer aus Zuchten kaufen.

Demonstrationsexperimente dienen der Anschauung. Das selbst durchgeführte Experiment wird aber nie vergessen, da die Erlebnisse mit dem Tier nachhaltig wirken.

Folgende einfache Versuche hat die Autorin erfolgreich in der Klassenstufe 6 durchführen lassen: Experimente zur Anatomie, Sinneswahrnehmung und Lebensweise von Regenwürmern, Asseln, Spinnen, Schnecken und Käfern.

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METHODISCH- DIDAKTISCHE VORGEHENSWEISE:

Nicht alle Kinder und / oder deren Eltern stehen Tierversuchen positiv gegenüber. Die Gründe hierfür sind sehr verschieden. Dies gilt es zu berücksichtigen. So empfiehlt es sich, die Kinder mindestens zu zweit bzw. in Gruppen von bis zu 5 Personen arbeiten zu lassen. Die Kinder können ihre Aufgaben selbst organisieren und sie laut Arbeitskarten eigenständig festlegen. In einer Gruppe von 5 Schülern könnte das z. B. so aussehen:

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Gerätewart

Die Wahrscheinlichkeit in einer derartigen Gruppengröße ist hoch, dass wenigstens ein Schüler oder Schülerin mit dem Tier umgehen mag, aber jeder durch eine bestimmte Aufgabe beschäftigt und eingebunden ist.

Es empfiehlt sich laminierte Aufgabenkarten anzufertigen (siehe Abb. 1), damit die Schüler eine Anleitung mit den notwendigen Informationen zur Durchführung eines Experiments erhalten. Die Autorin verband inhaltliche Informationen stets mit Piktogrammen, so dass alle Schüler erfolgreich experimentieren konnten.

Regenwurm-Wahlversuch

Filterpapier mit

Essig

Erde

Trockener Start

für die

Regenwürmer

Feuchte StreckeFeuchte StreckeFeuchte, zum

Teil dunkle

Strecke

Aufgabe: Stellt fest, welche Strecke der

Regenwurm wählt!

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Geräte

Abb. 1: Beispiel für eine Aufgabenkarte

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VERSUCHE MIT LEBENDEN TIEREN

ANATOMIE DER TIERE

Die Schüler betrachten die Tiere mit einer Lupe (oder Binokular) und beschreiben möglichst deren Körperaufbau. Im Anschluss sollten einzelne Körperteile genauer angesehen werden, z.B. der Kopf mit Fühlern, Augen, Mundwerkzeugen usw. Beim Kind entwickelt sich eine Vorstellung vom äußeren Bau des Tieres, wenn sie eine der folgenden Aufgaben erfüllen:

- die Beschreibung wird schriftlich fixiert - das Tier wird mit Bleistift gezeichnet - das Tier wird auf Schabekarton geritzt - ein Linolschnitt wird gefertigt - das Tier wird aus Ton geformt

Selbstverständlich sind auch die üblichen Beschriftungen mit den notwendigen Fachbegriffen auf Arbeitsblättern und -heften gut, werden aber allzu oft vom Schüler mechanisch aus Lehrbüchern oder vom Lehrer übernommen. Die genannten Schülertätigkeiten benötigen einen gewissen zeitlichen Rahmen. Es ist illusorisch anzunehmen, dass man Versuche, notwendige Erklärungen und Belehrungen dazu sowie eine derartige Auswertung in 45 min in guter Qualität beenden kann. In einer Doppelstunde bzw. in einem Block (in der Regel 90 min) schaffen das die meisten Schüler dieser Klassenstufe, vor allem wenn das mikroskopische Zeichnen bekannt und bereits geübt worden ist.

Da lebende Tiere nie still halten, müssen die Kinder darauf vorbereitet sein und möglicherweise Hilfsmittel in die Hand bekommen. Das können z. B. große durchsichtige Saugnäpfe sein, die eine Betrachtung ermöglichen, Petrischalen mit Deckel (auch kleine Dosen für Lebensmittel) mit Pappbarrieren schränken die Beweglichkeit der Tiere im notwendigen Maße ein. Die Beobachtung sowie die Beschreibung bzw. modellhafte Nachbildung der Fortbewegung der Tiere ist auch eine sehr reizvolle Aufgabe für Schüler.

Im folgenden Kapitel sind alle Versuche mit lebenden Tieren zur anatomischen Untersuchung tabellarisch zusammengefasst.

SINNESWAHRNEHMUNGEN DER TIERE

In der Unter– und Mittelstufe sind im Unterricht (45 min.) einfache Untersuchungen ohne großen Materialaufwand mit Schülern möglich. Dazu müssen agile Tiere ausgewählt werden, die „Reizbarkeit“ zeigen. Es sollten mehrere Tiere in den Hälterungen vorhanden sein, damit sie gegebenenfalls ausgetauscht werden können. Es sollte auch nie dasselbe Tier für jeden Versuch verwendet werden. Das Fort- und Hinbewegen der Tiere zur oder von der Reizquelle dient als Indiz für die Reizbarkeit bezüglich eines Umweltfaktors. Laufen die Asseln also mehrfach unter die angebotene Abdeckung, dann wissen die Schüler schnell, dass diese Tiere das Dunkle bevorzugen, also in der Natur unter Verstecken zu suchen sind. Bei all

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diesen Versuchen wird das Tier auf einen einzigen Umweltfaktor hin untersucht und zu diesem können Aussagen gemacht werden. Mehrere Untersuchungen auf verschiedene Reizarten lassen in der Summe eine Schlussfolgerung auf die Lebensweise zu. Prüfen die Schüler z. B. außer der Vorliebe der Asseln für Dunkelheit noch die Vorliebe für trockenen oder feuchten Untergrund, können sie aufgrund der Ergebnisse beider Versuch zum Schluss kommen, dass Asseln in einem dunklen, feuchten Lebensraum zu suchen sind.

Die Schüler müssen angehalten werden, für das Wohlbefinden der Versuchstiere zu sorgen. Drohen dem Tier Gefahren, sollte diese beseitigt werden. Nähert z. B. sich der Regenwurm dem essiggetränktem Wattebausch zu sehr, sollte dieser entfernt werden, bevor der Regenwurm ihn mit seiner empfindlichen Haut berührt. So sensibilisiert man die Kinder zu einem verantwortungsvollen Umgang mit den Tieren.

Im folgenden Kapitel sind alle Versuche mit lebenden Tieren zu Sinneswahrnehmungen tabellarisch zusammengefasst.

LEBENSTÄTIGKEIT UND LEBENSWEISE DER TIERE

Bei diesen Versuchen werden nicht die Präferenzen der Tiere isoliert betrachtet, sondern die Tiere werden in einem verkleinerten Lebensraum belassen. Dazu bieten sich die verschiedenen Gefäße an, in denen die Tiere bis zu den Versuchen aufbewahrt werden.

Beschreibungen wie man die Lebenstätigkeiten von Regenwürmern zu beobachtet, findet man in der Literatur; vor allem die Bauanleitungen für Regenwurm-Gläser kann man nutzen. Diese Holz–Glas–Konstruktionen kann man mit etwas handwerklichem Geschick nachbauen. Beim Einsatz eines derartigen Glases im Unterricht kann man so die Lebenstätigkeit der Regenwürmer demonstrieren. Dabei sollte auf eine ausreichende Standsicherheit geachtet werden. So wird gewährleistet, dass sich keine Schüler an Glassplittern verletzen, sollte es einmal umfallen. Oft steht nur ein Terrarium für die gesamte Klasse zur Verfügung und der Versuchsbau liegt in der Verantwortung des Lehrers, die Schüler sind Zuschauer. Zur Untersuchung der Grabtätigkeit der Regenwürmer regte die Autorin jeden Schüler an, 1-1,5 l-PET-Flaschen abwechselnd mit Erde-Sand-Schichten zu füllen, die Regenwürmer eine Woche lang zu Hause zu beobachten und die Veränderungen zu protokolieren. Dadurch intensivierte sich die Auseinandersetzung mit den Würmern immens und jeder Schüler war nun Zeitnehmer, Protokollant, Beobachter, Tierpfleger und Gerätewart in einer Person. Das Protokoll, die Fotodokumentation oder das Tagebuch konnten nun als Lernleistung bewertet werden.

Im folgenden Kapitel sind alle Versuche mit lebenden Tieren zu deren Lebensweisen tabellarisch zusammengefasst.

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2. OBERSTUFE

In der Oberstufe ist dem Thema Boden ein ganzer Lernbereich des Faches „Naturwissenschaftliches Profil“ gewidmet. allerdings kommen nicht alle Schüler in den Genuss, weil sie ein anderes Profil, das die Schule anbietet, angenommen haben. So wird es auch der Geographielehrer bezüglich der Kenntnisse zum Thema Boden mit einen sehr heterogenen 10. Klasse Kenntnisstand zu tun haben.

Die Autorin hat alle im Folgenden vorgestellten Versuche im Naturwissenschaftlichen Profil entwickelt. Die Schüler werden so an wissenschaftliches, fachübergreifendendes Arbeiten herangeführt. Die Fachkombination Physik, Chemie, Biologie und Informatik hat sich in diesem Fall bewährt. Solches „Teamteaching“ erfordert allerdings ein hohes Maß an Zusammenarbeit. Absprachen zwischen den Kollegen zur Kopplung der im Lehrplan ausgewiesenen Themenbereiche, sind absolut unverzichtbar. Weil 90 min. für derartige Unterrichtskonzepte am besten geeignet sind, sollte dies die Planung in der wöchentlichen Stundentafel berücksichtigen. So sind die Klassen in einem rotierenden System (z. B. alle 14 Tage) beim Physik-, Chemie- oder Biologie- und Informatiklehrer. Während Physik- und Chemielehrer die physiko-chemischen Versuche mit den Bodenproben durchführen lassen, untersucht der Biologielehrer mit den Schüler verschiedene Präferenzen von Bodenorganismen sowie die Bodenbiologie. Beim Informatiklehrer werden die Ergebnisse der Experimente (z. B. mathematisch-statistisch) ausgewertet und am Computer dargestellt.

Mit der Erarbeitung fundamentalen Wissens physiko-chemischer und biologischer Vorgänge im Boden schafft man die Grundlage für alle Experimente. Dem sollte sich eine Praktikumsphase anschließen. Die Schüler arbeiten stets in Gruppen, welche neben bekannten Bewertungsformen auch eine Prozessbewertung zulässt.

Die Schüler sollten in die Materialbeschaffung (z. B. Bodenproben, Versuchstiere) einbezogen werden. Besteht eine Schülergruppe aus 4 (max. 5) Personen, können Bodenproben von 4 unterschiedlichen Orten (Wald, Feld, Wiese, Gartenbeet, (Straßenrand)) jeweils physikalisch, chemisch und biologisch untersucht werden.

Alle dargestellten Versuche sind von der Autorin für den Unterricht umgewandelt und mehrfach in der Oberstufe bzw. Sekundarstufe II verwendet worden. Der Nachbau der Versuchsanlagen ist einfach und nicht teuer. Alle Bauanleitungen sind im Kapitel Materialien beschrieben. Mit diesen Experimenten können die Schüler einerseits die Vorzugsbereiche einiger Bodentierarten für bestimmte abiotischer Umweltfaktoren, andererseits den Bodenbelebungsgrad im Allgemeinen ermitteln.

Werden in Profilphysik und -chemie die gleichen Bodenproben verwendet wie in Profilbiologie, können die Ergebnisse der physikalischen Untersuchungen mit denen aus den biologischen Versuchen zusammengefasst und ausgewertet werden.

Die dabei erarbeiteten Protokolle können z. B. in Web-Sites verlinkt und so veröffentlicht werden. Im Informatikunterricht entstehen außerdem Audio- und Videoformate wie Hörspiele, Interviews und Filme zum Thema Boden.

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Empfehlenswert ist es, einen außerschulischen Lernort zum Thema Boden zu erkunden. Das können Museen, Universitäten, Institute der Forschungsgemeinschaften, Labore, Agrarbetriebe oder Boden-Lehrpfade sein. Die entsprechenden Möglichkeiten sind im Kapitel Einleitung nachzulesen und sollten lokal ermittelt werden.

Die Schüler der Autorin nehmen z. B. an einer Exkursion teil, bei der sie in einer Firma, die Düngemittel für Agrarbetriebe entwickelt, etwas über die Notwendigkeit der Bodendüngung, Pflanzennährstoffversorgung, Folgen der Bodenverdichtung (Bodenerosion) in Abhängigkeit der Bewirtschaftungsformen erfahren. Zur Ermittlung des Bedarfs an Düngemitteln entnehmen die Schüler mit verschiedenen Methoden Bodenproben. Die gesammelten, aber sortierten Proben werden dann zur nächsten Firma, ein bodenchemisches Labor, gebracht. Die „Schülerböden“ werden dort von den Schülern unter Anleitung analysiert. In der ökotoxikologischen Abteilung der Firma finden sie Bodenorganismen wieder, die hier zur Überprüfung von Düngemitteln auf den tierischen Organismus in verschiedenen Versuchsreihen leben. Die Schüler erfahren durch eine derartige Exkursion, dass alle in der Schule durchgeführten Experimente agrarökologisch notwendig sind und somit wichtige Faktoren für die Landwirtschaft und für unsere Ernährung notwendig sind.

Eine weitere Exkursion führt die Schüler in die Lysimeter-Station Staatlichen Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft. Hier werden im Großversuch Veränderungen des Wasser- und Stoffhaushaltes z. B. beim Übergang von intensiver Landnutzung zu Formen des ökologischen Landbaues oder von rekultivierten Bergbaufolgelandschaften analysiert.

Im Chemieunterricht der Klasse 8 ist es Schülern möglich, das Thema Boden aufzugreifen. Im LB 5 „Säuren“ gestalten sie eine Präsentation zur Entstehung von sauren Lösungen und deren Wirkungen in der Umwelt (z. B. zur Bodenverbesserung).

Im Biologieunterricht kann das Thema Boden auch indirekt aus anderen Bezügen hergeleitet werden. Zum Beispiel in der Klasse 9 Gymnasium Sachsen kann die Vermittlung der von Pflanzen benötigten Mineralstoffen und deren Verfügbarkeit im Boden in den LB 1 „Bau und Funktion der Wurzel“ einbezogen werden. Im Chemieunterricht der Klassenstufe 9 kann der Boden im LB 1 „Saure, basische und neutrale Lösungen“ und im LB 2 „Vom Kohlenstoff bis zum Kalkstein“ indirekt einbezogen werden.

Der Geographieunterricht widmet sich im LB 3 der Klassenstufe 10 dem Wirtschaftsraum Sachsen. Den Schülern beurteilen den Boden als wichtige Grundlage für die Landwirtschaft, nachdem sie die Prozesse und Faktoren der Bodenbildung sowie regional bedeutende Bodentypen und –profile kennen gelernt haben. In Chemie können im LB 3 „Den Stoffen analytisch auf der Spur“ die Untersuchungen auf Boden- und Wasserproben angewendet werden.

Im folgenden Kapitel sind alle physikalischen, chemischen und biologischen Versuche tabellarisch zusammengefasst.

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ANGEBOTE FÜR DIE SEKUNDARSTUFE II GYMNASIEN

In der Sekundarstufe II lässt der neue Lehrplan (einen Leistungskurs Biologie gibt es nicht mehr) keine zeitliche Weitung zu. Die Schüler müssen auf das Abitur vorbereitet werden, für zusätzliche Experimente ist kaum Zeit. Dennoch können verschiedene Versuche und Exkursionen aus der Oberstufe nochmals angeboten werden. Um die Qualität der Experimentalauswertung zu steigern, können exakte Messergebnisse bei der Bestimmung der abiotischen Umweltfaktoren eingefordert werden. Dazu kann die Laborausstattung der Schulen Verwendung finden. Eine statistische Analyse der Daten kann angeschlossen werden. In der Sek. II sollen die Resultate auf andere Problemfelder übertragen werden. So werden im Fach Biologie im Lernbereich 3 die ökologischen Kenntnisse von Fließgewässer auf terrestrische Systeme, z.B. Hecke oder Wiese übertragen. Bewerten lassen sich die Aufzeichnungen und ausgewerteten Ergebnisse zum Beispiel in Form eines Exkursionsberichtes.

Der Kurs Bionik in Klassenstufe 11, ein Unterrichtsfach das Punkte ins Abitur einbringen (und ein anderes Fach abgewählt werden) kann, geht nur durch die Behandlung der Prokaryonten und ihre ökologische Bedeutung im Boden auf die Thematik ein.

Im Fach Geographie wird lediglich im LK 12 auf Bodenbildungsprozesse in Wechselwirkung mit anderen Faktoren eingegangen, im LB 3 bei der Bearbeitung der Thematik der kaltgemäßigten Nadelwaldzone.

In Chemie bietet nur der LK Klasse 11 (LB 4 Protonenübergänge Säure- Basen) einen minimalen Ansatz, um die Bodenthematik aufzugreifen. Sinnvoll ist es an dieser Stelle, einige Schüler mit Vorkenntnissen ein Referat zum Thema halten zu lassen.

Die obligatorische Anfertigung einer Facharbeit in den Klassen 10 / 11 bietet die Möglichkeit, dass sich einzelne Schüler mit dem Thema Boden auseinander setzen. Eine Fortsetzung in Klasse 11 / 12 in Form einer BELL (Besondere Lernleistung), deren Punkte man ins Abitur einbringen kann, ist denkbar. Hier sollten sich die Schüler auch externe Hilfe in Labors, Universitäten und Forschungseinrichtungen holen.

Im folgenden Kapitel sind alle physikalischen, chemischen und biologischen Versuche tabellarisch zusammengefasst.

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INHALT ARBEITSMATERIALIEN FÜR DIE SEKUNDARSTUFEN

Arbeitsmaterialien für die Sekundarstufen .......................................................................... 11

Bodenpraktikum ............................................................................................................... 11

Nachweis von Bodenleben ............................................................................................... 13

[1] CO2 – Nachweis ........................................................................................................... 13

[2] Katalase – Nachweis ................................................................................................... 14

SchülerInformation zum Boden-Praktikum...................................................................... 15

Katalase – Nachweis Sek. II .............................................................................................. 17

Aufgabenkarten ................................................................................................................ 21

Regenwurm-Projekt Klasse 6 ........................................................................................... 24

Eng-Bio-Projekt Klasse 6: What plants need to grow ...................................................... 25

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ARBEITSMATERIALIEN FÜR DIE SEKUNDARSTUFEN

BODENPRAKTIKUM1

[1] CO2-Nachweis (einfach) siehe Arbeitsanleitung

[2] Katalase-Nachweis (einfach) siehe Arbeitsanleitung

[3] frische Bodenprobe

• von jedem Boden eine Probe entnehmen und in eine weiße Schale geben • mit Pinzette, Exhaustor Bodenorganismen in eine Petrischale auslesen • Unter dem Binokular, Mikroskop und Lupe betrachten.

a) Sucht lebende Bodenorganismen in der feuchten Bodenprobe! b) Bestimmt sie mit Hilfe der Optik und Bestimmungsliteratur! c) Zählt die verschiedenen Lebewesen pro Bodenart! d) Fotografiert sie möglichst! e) Haltet eure Ergebnisse schriftlich in einer Tabelle fest!

[4] Fallenauswertung

• von jeder Bodenfalle eine Probe entnehmen und in eine weiße Schale geben • mit Pinzette, Exhaustor Bodenorganismen in eine Petrischale auslesen • Unter dem Binokular, Mikroskop und Lupe betrachten. • Bodenorganismen bestimmen und auszählen: Gleiches Vorgehen wie bei [3] b-e

[5] Berlese-Auswertung

• von jedem Boden-Berleseextrakt eine Probe entnehmen und in eine weiße Schale geben

• mit Pinzette, Exhaustor Bodenorganismen in eine Petrischale auslesen • Unter dem Binokular, Mikroskop und Lupe betrachten. • Bodenorganismen bestimmen und auszählen: Gleiches Vorgehen wie bei [3] b-e

1 siehe Praktikumsübersicht folgende Seite

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Praktikumsübersicht

Physik Wald Feld Wiese Beet

Bestimmung der Bodenart

Untersuchungen zum Wasserhaushalt des Bodens

Bestimmung des Humusgehaltes

Chemie

Nachweis von löslichen Chloriden, Sulfaten

Nachweis von Eisen (II)-Verbindungen und Natriumverbindungen

Kalkgehalt und pH-Wert

Biologie

Nachweis von Bodenleben (CO2)

Belebungsgrad des Bodens (Katalase)

Bestimmung von Bodenorganismen durch Auswertung frischer Proben:

Barberfalle

Berlese-Tullgren-Apparatur Zusatz:

Baermann-Trichter

Aufschlämmung

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NACHWEIS VON BODENLEBEN [1] CO2 – NACHWEIS

Bodenorganismen atmen. Sie nehmen Sauerstoff O2 auf und geben den, durch Stoffwechselprozesse entstehenden Kohlenstoffdioxid CO2 ab, der bei der Energiegewinnung in den Mitochondrien der Bodenorganismen anfällt. Kohlenstoffdioxid CO2 reagiert mit Bariumhydroxidlösung* Ba(OH)2 zu Bariumcarbonat BaCO3, das als Niederschlag ausgefällt wird. *Bariumhydroxidlösung: Ausgehend vom Schwerspat (Bariumsulfat) BaSO4 wird Bariumhydroxid aus Bariumoxid oder Bariumsulfid gewonnen: Bariumoxid reagiert mit Wasser zum Bariumhydroxid; chemische Formel: Ba(OH)2.

! Bariumhydroxid (Ba(OH)2), (C): Schutzbrille tragen! Giftig beim Einatmen, Verschlucken

und bei Berührung mit der Haut. Verursacht Verätzungen. Kein natürlicher Stoff. Wird zum Nachweis von CO2 verwendet. Wasserenthärtend.

• von jedem Boden eine Probe entnehmen und in eine Schale geben

• Bariumhydroxidlösung Ba(OH)2 mit Pipette auf einen Hohlschliffobjektträger tropfen

• Luftdicht verschließen!

• mit Stoppuhr die Dauer bis zur Veränderung der Chemikalienfarbe feststellen

a) Welche Veränderungen der Chemikalienfarbe kannst du feststellen?

b) Vergleiche die einzelnen Untersuchungsergebnisse:

Bodenprobe Wald Feld Wiese Beet

Zeit/Sekunde

c) Wodurch ergeben sich die Unterschiede?

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[2] KATALASE – NACHWEIS

Der Belebungsgrad eines Bodens wird durch den Katalase – Nachweis bestimmt. Als Indikatorreaktion wird der durch Katalase beschleunigte Wasserstoffperoxid* - Zerfall benutzt. Die Katalase wird von Bodenorganismen ausgeschieden, ist relativ stabil und kann im Boden nachgewiesen werden. Ist der Boden katalasereich, dann sind viele Mikroorganismen an der Humusbildung beteiligt. *Wasserstoffperoxid: chemische Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff mit der chemischen Formel H2O2. Wasserstoffperoxid (H2O2) 3%ig, (O, C): Schutzbrille, Handschuhe tragen. Auf der Haut ruft Wasserstoffperoxid Brandblasen hervor. Wasserstoffperoxid nutzt man beispielsweise zum Bleichen von Holz, Textilien, Papier, zur Herstellung von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln und Kosmetika (z. B. Haarbleiche und in der Medizin als Antiseptikum. Wasserstoffperoxid- Zerfall: in Wasser und Sauerstoff; bedingt durch Mikrobodies: Zellorganellen, die das Enzym Katalase bilden und das für die Zelle giftige Wasserstoffperoxid zersetzen.

• von jedem Boden eine Probe entnehmen und in eine Uhrglasschale geben

• Wasserstoffperoxid (H2O2) mit Pipette auf die Probe tropfen

• Intensität der Reaktion beobachten

a) Welche Beobachtungen kannst du anstellen?

b) Vergleiche die einzelnen Untersuchungsergebnisse:

Bodenprobe Wald Feld Wiese Beet

Intensität

c) Wodurch ergeben sich die Unterschiede?

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SCHÜLERINFORMATION ZUM BODEN-PRAKTIKUM

Liebe NaWiS!

In diesem Praktikum sollt ihr erfahren, das Boden Lebensraum ist, aber von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Es soll also untersucht werden, welche Bedingungen an bestimmten Orten vorherrschen und ob man aus der Gesamtheit der Ergebnisse aller Gruppen Verallgemeinerungen ableiten kann. Die Ergebnisse werden in Form einer Web – Site öffentlich. Aufgaben, denen ihr euch stellen sollt: Damit ihr Boden untersuchen könnt: Geräte herstellen

­ Exhaustor

­ Berlese – Apparatur

­ Pinzette

­ weißes Schälchen

außerdem wird benötigt: ­ Gläschen (auch verschließbar), Lupe, Mikroskop + Zubehör, Binokular

­ ein Fotoapparat zum Dokumentieren

Damit ihr wisst, was ihr sucht: Nutzung einer Datensammlung

­ Eintragung wichtiger Merkmale der Bodenorganismen in eine Datenbank

­ Suchen der möglichen Organismen in dieser Datenbank

URL: http://hypersoil.uni-muenster.de/index.html URL: http://marvin.sn.schule.de/~gymbrandis/index.php?auswahl=boden

­ Erstellung einer Webseite als Praktikumsbericht zum Thema Boden

Damit ihr wisst, wer im Boden lebt: Bodenorganismen bestimmen

­ das vorliegende Laubstreu untersuchen mit Lupe, Mikroskop, Binokular, hergestellter

Pinzette und Schale

­ Organismen Abb. zuordnen und zahlenmäßig erfassen

­ lebende Tiere wieder zurücksetzen!

Hausaufgaben: in 14 Tagen sollte dann euer Boden da sein (für D, E, F)

­ ihr nehmt die gebastelte Berlese – Apparatur mit nach Hause

­ teilt euch in eurer Gruppe geschickt auf: jeder Schüler soll eine andere Bodenprobe

mitbringen: Wald, Feld, Beet (Garten), Wiese und Falle (24 h) dort legen

­ eine Bodenprobe eures gewählten Untersuchungsortes in Berlese – Apparat füllen

und zu Hause stehen lassen (1-3 Tage beleuchten)

­ zur Auswertung in Gefäßen (Schraubgläser) mitbringen von: frischer Bodenprobe,

Falleninhalt und Berleseextrakt

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in der Schule: ­ wertet ihr beim frischen Boden je Bodenart:

~ Bodenorganismen bestimmen und auszählen

~ schlussfolgert anhand der Mundwerkzeuge, wovon sich die Tiere ernähren

~ Aktivität der Bodenorganismen durch Katalase und CO2 – Nachweis untersuchen

­ Fallen mitbringen

~ Bodenorganismen bestimmen und auszählen

­ aus dem Berleseextrakt

~ Bodenorganismen bestimmen und auszählen

­ Phy / Ch– Experimente mit frischem Boden

­ Kartierung (Eintrag der Aktivitäten / Phy/Ch – Ergebnissen in Landkarte)

Tragt eure Ergebnisse in eine gemeinsame Landkarte ein (Organismengruppen und Anzahl, Katalase, CO2 – Aktivität, Phy/Ch - Ergebnisse)! Unter Verwendung der gesammelten Daten und Fotos: Nutzt eure Datenbank zu den Organismen des Bodens!

Leitet aus den Beobachtungsergebnissen ab, welche Funktion die Bodenorganismen

im entsprechenden Ökosystem haben!

Veröffentlicht eure Ergebnisse eurer Standorte auf einer Web – Site!

Eure LehrerInnen Herr K., Frau Q, K und Roch stehen euch hilfreich zur Seite. Viel Spaß und großen Lernerfolg!

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KATALASE – NACHWEIS SEK. II

Der Belebungsgrad eines Bodens wird durch den Katalase – Nachweis bestimmt. Als Indikatorreaktion wird der durch Katalase beschleunigte Wasserstoffperoxid* - Zerfall benutzt. Die Katalase wird von Bodenorganismen ausgeschieden, ist relativ stabil und kann im Boden nachgewiesen werden. Ist der Boden katalasereich, dann sind viele Mikroorganismen an der Humusbildung beteiligt. * Wasserstoffperoxid (H2O2) 3%ig, (O, C): Auf der Haut ruft Wasserstoffperoxid Brandblasen hervor. Wasserstoffperoxid nutzt man beispielsweise zum Bleichen von Holz, Textilien, Papier, zur Herstellung von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln und Kosmetika (z. B. Haarbleiche und in der Medizin als Antiseptikum. Wasserstoffperoxid- Zerfall: in Wasser und Sauerstoff; bedingt durch Mikrobodies: Zellorganellen, die das Enzym Katalase bilden und das für die Zelle giftige Wasserstoffperoxid zersetzen. Versuch entsprechend der Skizze(siehe

• Abb. 2)aufbauen.

• Protokollieren Sie Zeit und Volumen der Gasentwicklung der verschiedenen

Bodenproben.

a) Welche Beobachtungen können Sie anstellen?

b) Vergleichen Sie die einzelnen Untersuchungsergebnisse, indem Sie ein

Graphen entwickeln.

c) Diskutieren Sie die Ergebnisse.

Abb. 2. Versuchsaufbau Katalase-Nachweis Sek II

Mögliche Lösung:

18

0

10

20

30

40

50

60 O

2-

En

twic

klu

ng

in

ml

Zeit in sec.

Wald

Wiese

Beet

Feld

19

Versuche

1. Temperaturorgel

2. Lichtorgel

3. Feuchteorgel

4. Wahlversuch Regenwurm

Untersuchung der abiotischen Umweltfaktoren:

Zeitplan

4 Gruppen zu je 5 Personen

Je Station 13 min. Zeit für Versuche

2 min. Wechselzeit

Ab 10.40Uhr Auswertung und Gespräch

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Prinzip Temperaturorgel

0°C + 60°C

Abdeckungdurchsichtig

oder

zum Abdunkeln

LaufschieneMetall

50cm lang

Aufbau eines Temperaturgradienten

Untersucht,

welche Lieblingstemperatur die

Bodentiere haben.

Prinzip Lichtorgel

3% 25% 40% 70% 90% 100%

Untersucht,

wie viel Licht die Bodentiere mögen.

Lichtgradient:

LaufschieneMetall

30cm lang

innen schwarz

Abdeckungmit steigender

Verdunkelung

Glas als

Stütze

21

Prinzip Feuchte-Orgel

CaCl2

H2O

Trocken-

zylinder

Feuchtigkeitsgradient

Untersucht, welche Luftfeuchtigkeit

die Bodentiere mögen.

Lauffläche mit

Versteck-

möglichkeiten

Start

Stark

hygroskopisch

Prinzip Bodenorgel

Tiere wandern zu ihren Lieblingsboden

trockene

Erdefeuchte

Erde

Feuchtegradient

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AUFGABENKARTEN

TemperaturorgelAufgabe:

Stellt fest,1. wann sich

2. wie viele Tiere

3. bewegen oderruhen.

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Geräte

Eis- Salz-

Mischung

(3:1) in

Thermobox 60°C heißes

Wasser,

darunter Teelicht

Digitales

Thermometer

Lichtorgel

Aufgabe:

Stellt fest,1. wann sich

2. wie viele Tiere

3. bewegen oder ruhen.

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Geräte Luxmeter

(Lichtmessgerät)

23

Lichtorgel

Aufgabe:

Stellt fest,1. wann sich

2. wie viele Tiere

3. bewegen oder ruhen.

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Geräte Luxmeter

(Lichtmessgerät)

Feuchte-OrgelDraufsicht Seitenansicht

Aufgabe:

Stellt fest,

1. wann sich

2. wie viele Tiere

3. bewegen oder ruhen.

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Geräte

24

BodenorgelAufgabe:

Stellt fest,

1. wann sich

2. wie viele Tiere

3. bewegen oder

ruhen.

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Geräte

Regenwurm-Wahlversuch

Filterpapier mit

Essig

Erde

Trockener Start

für die

Regenwürmer

Feuchte StreckeFeuchte StreckeFeuchte, zum

Teil dunkle

Strecke

Aufgabe: Stellt fest, welche Strecke der

Regenwurm wählt!

Zeitnehmer

Protokollant

Beobachter

Tierpfleger

Geräte

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REGENWURM-PROJEKT KLASSE 6

Aufgaben:

1. Beobachte die Lebenstätigkeit von Regenwürmern! 2. Fertige ein Protokoll mit folgenden Merkmalen an:

Aufgabe: Beobachte die Lebenstätigkeit von Regenwürmern!

Materialien und Objekte:

1,5 l pfandfreie Flasche, dunkle Erde, heller Sand, Wasser, Futtermischung, Regenwürmer evtl. Fotoapparat

Durchführung: 1. Schneide einer 1,5 l pfandfreie Flasche das Oberteil ab und

nutze es als Trichter (siehe Abb. 3 und Abb. 4).

2. Fülle Erd- und Sandschichten ein (siehe Abb. 5).

3. Umhülle die Flasche mit einer abnehmbaren Zeitungröhre. 4. Setze die Regenwürmer und die Futtermischung ein. 5. Halte alles feucht (Blumensprüher), aber nicht nass! 6. Stelle deine „Villa Würmchen“ an einen sicheren, dunklen

Ort. 7. Beobachte 14 Tage und protokolliere jeden 2. Tag

(Fotos?). 8. Entlasse den Regenwurm nach Beendigung des Versuchs

dort, wo du ihn hergeholt hast! 9. Schreibe das Protokoll und gib es pünktlich ab.

Beobachtung: z. B.: Sieht man den Regenwurm, seine Gänge, die Schichten, das Futter, den Regenwurmkot?

Auswertung: Siehe Lb. S. 84, rechte Spalte

Termin: Kenntnisnahme Eltern:…………………………………………………

Abb. 3: Schneiden

Abb. 4: Trichter (aber Deckel abschrauben!)

Abb. 5: Erde - Sand - Schichten

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ENG-BIO-PROJEKT KLASSE 6: WHAT PLANTS NEED TO GROW

Preparation Materials:

sunflower seeds or beans

soil sand cotton wool water

5x

5 pots transparent plastic bag

cardboard box shovel label and pencil

Experiment 1

Fill a pot with soil (sand). Make 3 small holes in the soil

(sand).

Put 3 seeds in each hole. Cover the seeds with some soil

(sand).

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Write number 1-5 on the label and stick it on the pot. Then place it ...

Place pot 1 in a sunny place (window sill) and water it.

Place pot 2 in a sunny place but don’t water it.

Place pot 3 in a sunny place , water ist and close it in the transparent plastic bag.

Place pot 4 (with sand) in a sunny place (window sill)

Place pot 5 in a dark cardboard box and water it.

Experiment 2

Put the cotton wool in a pot. Put the beans on the cotton

wool. Place the pot with the cotton wool and the beans on the window sill and water it every day.

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Experiment 1: What I think about the plants on the first day:

pot I think...

1: soil/light/water

2: soil/light/no water

3: soil/light/water/no air

4: sand/light/water

5: soil/no light/water

Your results of these experiments

pot Date What happened?

1: soil/light/water

2: soil/light/no water

3: soil/light/water/no air

4: sand/light/water

5: soil/no light/water

The plants need to grow:

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Experiment 2: What I watch every day:

What going on? Date My plants are ...

split seeds

the first root

the first shoot

the first leaf

my plant

Draw a graph in the coordinate system!