Bannerbild (Quelle: SWR – Screenshot aus der Sendung) (Foto: SWR – Screenshot aus der Sendung)

Lebensräume · Auf Hügeln und Bergen

Die Jahreszeiten im Klimawandel | Unterricht

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Autor/in
Ulrike Schweiger

Bezug zum Bildungsplan

Nachhaltiger Umweltschutz ist eine wesentliche globale Aufgabe. Dieses Bewusstsein gilt es bei Schülerinnen und Schülern der Klasse 10 gemäß gymnasialem Bildungsplan in Baden-Württemberg (S. 209) zu entwickeln. Die Schüler sollen „die Wechselwirkung zwischen Lebewesen eines Ökosystems anhand von Nahrungsketten und Nahrungsnetzen darstellen und den Energiefluss erläutern“. Die Einbindung des Films in den Unterricht schafft mehr als hierfür notwendiges ökologisches Grundlagenwissen: Theoretische Kenntnisse aus dem Unterricht werden mit neuesten Ergebnissen aus der Feldforschung, die im Film zu sehen sind, verknüpft.

Die Leitlinien für den Lehrplan Biologie der Klassen 7-10 in Rheinland-Pfalz (alle Schularten, S.22) besagen entsprechend für die Bereiche Ökologie und Umweltgefährdung: „Lebewesen in ihrer Vielfalt sind voneinander abhängig“ und „Die gestalterische und zerstörerische Kraft des Menschen beeinflusst das Leben auf der Erde.“ Mithilfe eines Wollfaden-Experiments (Beschreibung siehe unten) stellen alle Schülerinnen und Schüler zuerst die Wechselwirkungen zwischen den Lebewesen und ihrem Lebensraum Wald im ganzen Klassenzimmer dar – jeder Schüler übernimmt die Rolle eines Teils des Nahrungsnetzes.

Bild eines Vogels. (Foto: SWR – Screenshot aus der Sendung)
SWR – Screenshot aus der Sendung Bild in Detailansicht öffnen
Die Apfelblüte markiert den Beginn des Frühlings Angelika Wolter, Pixelio.de Bild in Detailansicht öffnen
Eingerüstete Bäume: Forscher beobachten und messen ganzjährig die Entwicklung SWR – Screenshot aus der Sendung Bild in Detailansicht öffnen

Nahrungsketten und Nahrungsnetze verdeutlichen hierbei, dass ein stabiles Ökosystem Ergebnis des Zusammenwirkens unzähliger einzelner biotischer und abiotischer Faktoren ist. Das Experiment dient zur Veranschaulichung, was passiert, wenn bei einzelnen Faktoren eingegriffen wird: Im Laufe von Jahrmillionen haben sich alle Einflüsse und Mitwirkenden aufeinander eingestellt – und nicht nur das, sie regeln sich auch gegenseitig! Zwei Beispiele, die temperaturinduzierte (durch die Temperatur ausgelöste) Genregulation mancher Pflanzen und circadiane Rhythmen (innere Uhr) von Tieren, werden dann anschaulich anhand des Films erarbeitet.

Doch das Gleichgewicht des Ökosystems Wald gerät ins Wanken. Mithilfe der Einbindung der im Film vorgestellten Forschungsergebnisse lässt sich dies deutlich zeigen. Es wird klar, dass die Veränderung des Faktors Klima weitreichende und unerwartete Folgen haben könnte: Arten sterben aus und mit ihrem Verlust bricht unter Umständen das gesamte Ökosystem zusammen! Neben Fachkompetenzen werden immer mehr auch Methodenkompetenzen sowie fächerübergreifender Unterricht in der Schule gefordert. Durch die Hausaufgabe werden Schülerinnen und Schüler selbst zu Forschern, da sie erlernte Methoden aus der Biologie (Naturbeobachtung) und Geographie (Auswertung von Klimadiagrammen) anwenden sowie Fachwissen abrufen müssen. Aufgrund des vorangegangenen Unterrichts sollten sie schließlich eigenständig in der Lage sein, die unterschiedlichen Daten des beobachteten Phänomens des Frühlingseinzuges im Norden wie Süden Deutschlands nun folgerichtig als Blütenausbildung infolge unterschiedlicher Temperaturen zu erklären.

Nahaufnahme von blühenden, rosa Rosen. (Foto: SWR - Screenshot aus der Sendung)
Pflanzen reagieren auf Temperaturen SWR - Screenshot aus der Sendung

Unterrichtsverlauf

Mit der ersten Filmsequenz (08:36 – 10:04) wird das Studienobjekt einer Forscherin, „die Blaumeise“, vorgestellt, ihr Ernährungs- und Fortpflanzungsverhalten kurz problematisiert. Hier wird deutlich, dass der Zeitpunkt der Jungenaufzucht mit dem maximalen Raupenvorkommen zusammenfallen muss, um den größten Fortpflanzungserfolg zu erreichen. Im Ökosystem der Blaumeise existiert folglich eine aufeinander abgestimmte Nahrungskette. Dies wird im Lehrer-Schüler-Gespräch herausgearbeitet und die Definition des Begriffes „Nahrungskette“ wird an der Tafel gesichert.

Jeder Schüler erhält nun einen Informationstext mit Abbildung (Materialblätter 1-6) zum Lesen. Zwei Texte enthalten die geheime Information: Eine Pflanzen- beziehungsweise Tierart stirbt aus. Die Schüler, die diese Karten in der Hand haben, bleiben zunächst außen vor. Weiterhin nötig: ein Wollknäuel.

Wer den Anfang macht, ist beliebig: Einer der Schüler nimmt sich das Wollknäuel und liest seinen Informationstext vor. Das lose Ende des Knäuels hält er bis zum Ende des Experiments fest. Die Schüler müssen nun dem Text entnehmen, zu welcher Tier- oder Pflanzenart eine Verbindung besteht. Der Schüler, der die Karte mit der entsprechenden Information hat, meldet sich und bekommt das Wollknäuel zugeworfen. Auch er / sie hält das lose Stück fest, bevor das Knäuel den Infokärtchen entsprechend weitergeworfen wird.

Durch lautes Vorlesen der Texte sowie geschicktes Kombinieren finden die Schülerinnen und Schüler im Laufe der nächsten Minuten weitere Nahrungsketten des Ökosystem Waldes heraus. Durch fangen, festhalten und weiterwerfen des Wollknäuels stellen sie diese Nahrungsketten dar: Ein komplettes Nahrungsnetz des Ökosystems Wald entsteht im Klassenzimmer – das Studienobjekt Blaumeise mittendrin. An der Tafel werden die Definitionen der Begriffe „Nahrungsnetz“ sowie „Ökosystem“ ergänzt.

Nun kommt die geheime Information ins Spiel – die Karten, die zunächst außen vor waren, werden vorgelesen. Zuerst stirbt die Blaumeise aus, danach die Fichtenart. Die Schülerin und der Schüler, deren Arten aussterben, lassen den Wollfaden los: Vor den Augen aller wird das zuvor stabile Nahrungsnetz geschwächt. Verdeutlicht wird so, dass Artensterben zu einem Ökosystemzusammenbruch führen kann. Im anschließenden Gespräch werden mögliche Ursachen diskutiert. Die Überschrift steht nun an der Tafel: „Ursachen und Folgen des Artensterbens im Ökosystem Wald“.

Dass enge Verzahnungen und voneinander abhängige biotische Faktoren in einem Ökosystem existieren, ist offensichtlich geworden. Wie verhält es sich jedoch mit dem Einfluss abiotischer Faktoren auf die Lebewelt? Die zweite Filmsequenz (10:20 – 13:55) gibt einen kurzen Einblick in die temperaturinduzierte Genregulation: Temperatur startet folglich das Blühen der Pflanzen im Frühling! Das erste Arbeitsblatt sichert die Ergebnisse.

Die dritte Filmsequenz (14:07 – 19:14) erklärt die Reaktion der Tiere auf Umweltreize. Die sich ändernde Tageslänge zu Frühlingsbeginn leitet die Paarungszeit ein. Biologische Uhren werden hier thematisiert. Das Ausfüllen des zweiten Arbeitsblattes sichert diese Erkenntnisse.

Und wenn der Frühling früher kommt? Was bedeutet dies für das Studienobjekt Blaumeise und ihr Nahrungsnetz? Dieses mögliche Zukunftsszenario muss gegen Stundenende im Plenum von den Schülerinnen und Schülern selbst folgerichtig erläutert werden. Das Zeigen der Folie mit dem zuvor erarbeiteten Nahrungsnetz unterstützt die Besprechung!

Wie die Blaumeise diese Herausforderung annimmt, das zeigt schlussendlich die vierte Filmsequenz (19:00 – 27:15). Bereits messbare Synchronisationen, aber auch Desynchronisationen in der Pflanzen- und Tierwelt wurden erforscht. Darauf Bezug nehmend entsteht das endgültige Tafelbild im gemeinsamen Gespräch. Zu guter Letzt bleibt zu erörtern, ob das Ökosystem Wald durch klimabedingtes Artensterben sein Gleichgewicht verliert oder ob der Mensch durch mögliches Eingreifen und nachhaltigen Umweltschutz dies rechtzeitig verhindern kann.

In der Hausaufgabe (drittes Arbeitsblatt) beobachten Schülerinnen und Schüler den zeitlichen Ablauf des Frühlingseinzugs, indem sie den Blütenbeginn eines Apfelbaumes aus Freiburg mit dem eines Apfelbaumes aus Lübeck vergleichen. Sie greifen auf die empirisch erhobenen und durch die Redaktion Planet Wissen ausgewerteten Daten zurück, indem sie diese im Internet abrufen: http://www.planet-wissen.de/natur_technik/apfelbluetenland/unsere_aktion_apfelbluetenland/index.jsp.

Die Auswertung der Klimadiagramme beider Standorte zeigt deutlich, dass in Freiburg früher im Jahr wärmere Temperaturen gemessen werden können. Folglich werden die Apfelbäume in Freiburg durch Temperaturinduktion früher blühen als die in Lübeck – der Frühling hält in Freiburg früher Einzug!

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Lebensraum Kaiserstuhl

Wie eine Insel ragt der Kaiserstuhl aus der Rheinebene empor. An den Hängen des erloschenen Vulkans ist es meist sehr sonnig und trocken – gute Bedingungen für den Weinbau und für viele wärmeliebende Tiere und Pflanzen. Bienenfresser kommen aus Afrika hierher, um in den steilen Lösswänden zu brüten. Smaragdeidechsen und Gottesanbeterinnen sind eigentlich typische Bewohner des Mittelmeerraums, aber auch sie fühlen sich auf der „Wärmeinsel“ Kaiserstuhl wohl. Über die Trockenrasen flattern seltene Schmetterlingsarten. Auf wenig Fläche bietet der Kaiserstuhl eine enorme Artenvielfalt. Viele dieser Arten profitieren vom Klimawandel und können ihr Verbreitungsgebiet nun ausdehnen. Doch wenn es mit dem Temperaturanstieg so weitergeht, wird es sogar den Smaragdeidechsen irgendwann zu heiß.

Murmeltier & Co. - Die Natur der Hochalpen

Der Naturfilmer Dietmar Keil führt uns in Höhen jenseits der Baumgrenze. Er zeigt die hochalpine Natur im Laufe eines Jahres in eindrucksvoll ästhetischen Bildern.

1. Portugals Nationalpark Peneda-Gerês

Der Parque Nacional da Peneda-Gerês ist ein 500 Quadratkilometer großes Gebiet im Norden des Landes entlang der spanischen Grenze. Otto Hahn hat über zwei Jahre die schwer zugängliche Gebirgsregion bereist und mit seiner Kamera den Zauber der Natur eingefangen. Vor Jahrtausenden ausgerottete Wildpferde wurden aus domestizierten Pferden rückgezüchtet und galoppieren wieder über die Hochebenen. Wölfe durchstreifen die Täler auf der Suche nach Beute, und eine ungewöhnlich vielfältige Pflanzenwelt hat sich in den unterschiedlichen Klimazonen entwickelt. Einige der Dörfer im Nationalpark liegen über 1000 Meter hoch. Traktoren sind für die Bauern zu teuer; so ziehen hier heute noch Kühe den Pflug. Nur mit Viehhaltung lässt sich einigermaßen Geld verdienen.

Natur nah: Portugals Nationalpark Peneda-Gerês SWR Fernsehen

2. Portugals Nationalpark Peneda-Gerês

Der Parque Nacional da Peneda-Gerês ist ein 500 Quadratkilometer großes Gebiet im Norden des Landes entlang der spanischen Grenze. Otto Hahn hat über zwei Jahre die schwer zugängliche Gebirgsregion bereist und mit seiner Kamera den Zauber der Natur eingefangen. Vor Jahrtausenden ausgerottete Wildpferde wurden aus domestizierten Pferden rückgezüchtet und galoppieren wieder über die Hochebenen. Wölfe durchstreifen die Täler auf der Suche nach Beute, und eine ungewöhnlich vielfältige Pflanzenwelt hat sich in den unterschiedlichen Klimazonen entwickelt. Einige der Dörfer im Nationalpark liegen über 1000 Meter hoch. Traktoren sind für die Bauern zu teuer; so ziehen hier heute noch Kühe den Pflug. Nur mit Viehhaltung lässt sich einigermaßen Geld verdienen.

Natur nah: Portugals Nationalpark Peneda-Gerês SWR Fernsehen

Die Jahreszeiten im Klimawandel

Frühlingserwachen: Pflanzen sprießen, Blumen blühen, für Frösche und viele andere Tiere beginnt die Paarungszeit. Aber wie „wissen“ Pflanzen und Tiere eigentlich, dass es nun dafür Zeit ist? Im Chronobiotron-Labor in Straßburg versuchen Wissenschaftler diese Mechanismen zu entschlüsseln. Seit einigen Jahren beobachten Klimaforscher, dass der Frühling in Mitteleuropa messbar früher beginnt. Dies scheint ein Symptom zu sein, das mit dem Klimawandel einhergeht. Welche Folgen hat das für die Tier- und Pflanzenwelt? Forscher untersuchen in einer Langzeitstudie in den Alpen, wie ein verfrühter Frühling ein ganzes Ökosystem aus dem Takt bringen kann.

Natur nah: Wenn der Frühling früher kommt SWR Fernsehen

Lebensraum Schwäbische Alb

Auf den kargen Böden der Schwäbischen Alb gedeiht eine ganz besonders vielfältige Natur. Wacholderheiden, Streuobstwiesen und Steilhänge bieten zahlreichen Tieren und Pflanzen einen idealen Lebensraum. In diesem Film folgen wir einer Erdhummelkönigin durch die vom Menschen und seinen Schafherden geschaffene Kulturlandschaft und durchleben mit ihrem Volk die Jahreszeiten inklusive Hitzewellen und Überflutungen. Entlang der weithin sichtbaren Abbruchkante des Albtraufs baute der Mensch mächtige Burgen. Greifvögel fühlen sich auf den Steilklippen des oberen Donautals wohl, und an warmen, trockenen Standorten finden wir seltene Orchideen und Insekten. Was vor 200 Millionen Jahren in einem tropischen Meer Gestalt annahm, sorgt für so manche geologische Besonderheit: der Kalkstein. Auf der Schwäbischen Alb kann man zusehen, wie im Sommer ein ganzer Fluss verschwindet, wie Karstquellen aus dem Fels sprudeln, Tuff und Tropfsteine wachsen. Die Schwäbische Alb steckt voller Geheimnisse.

Lebensraum Schwäbische Alb SWR Fernsehen

In Portugals Serra Mamede

Der Parque Natural Da Serra De Sao Mamede liegt in der portugiesischen Provinz Alentejo, gut zwei Autostunden östlich von Lissabon, an der spanischen Grenze. Touristen verirren sich nur selten in diese Gegend, in der die Menschen auf den kargen Böden nur schwer ein Auskommen finden. Sie betreiben vor allem Weidewirtschaft, und für viele ist das Maultier noch immer unentbehrlich. Für die Natur sind die kleinbäuerlichen Strukturen ein Glücksfall. Nicht nur unter den Steinmauern, die die Parzellen begrenzen, pulsiert das Leben. Ein Film von Otto Hahn.

Natur nah: In Portugals Alentejo SWR Fernsehen

Lebensraum Felswand

Tiere und Pflanzen haben sich an extreme Bedingungen angepasst, und für einige sind die Felsen im Donautal sogar das letzte Rückzugsgebiet. Steilwandspezialisten sind Überbleibsel aus der Eiszeit wie Blaugras und Kugelschötchen, Urinsekten wie der Felsenspringer, in Felsnischen brütende Vögel wie Uhu und Wanderfalke. Steilwandspezialisten gibt es jedoch auch unter den Menschen - Kletterer. Deren sportliche Interessen und der Schutz der Natur prallen am Fels steinhart aufeinander. Manche Wanderer merken oft gar nicht, dass sie zerstören, was sie lieben, obwohl sie doch nur ihre Freizeit in der Natur verbringen wollen. Der Film von Otto Hahn versucht, die Augen für die Schönheit der Naturlandschaft Schwäbische Alb zu öffnen, und betont gleichzeitig, dass der entstandene Nutzungskonflikt gelöst werden kann.

Natur nah: Steilwandspezialisten SWR Fernsehen

Lebensraum Elsass

Das Elsass ist eine ganz besondere Region im Herzen Europas, in der es noch wahre Naturschätze in großer Vielfalt gibt. Zwischen Rhein und Vogesen treffen warme Täler auf kühle Gebirgslagen. Hier liegen inmitten der vom Weinbau geprägten Kulturlandschaft sehr unterschiedliche Lebensräume nahe beieinander. Der Weißstorch, Symboltier der Region, ist mitten in den Dörfern anzutreffen. Die Zwergmaus dagegen bevorzugt Wiesen und Auwälder. Südhänge mit Trockenrasen sind das Revier der Smaragdeidechse und der vom Aussterben bedrohten Aspisviper. Gämsen verbringen die meiste Zeit auf den kühlen Felsen und Almen der Hochvogesen. Jede dieser Tierarten ist hervorragend an ihre jeweilige ökologische Nische angepasst. Dennoch befinden sie sich jedes Jahr aufs Neue in einem Überlebenskampf, in dem es darum geht, genügend Nahrung und einen Partner zu finden und ihren Nachwuchs durchzubringen.

Tiere und Pflanzen SWR Fernsehen

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Autor/in
Ulrike Schweiger