Arbeitsblatt: Hinaus ans Wasser

Hinaus ans Wasser Ein Unterrichtsprojekt zur Bioindikation wassernetz.ch und pronatura.ch Zyklus 1 — 3 und Sekundarstufe II Titel Impressum Herausgeberin: Pro Natura, Postfach, CH-4018 Basel, 061 317 91 91 www.pronatura.ch Autorenteam: Pro Natura: Pierre-André Varone, Suleika Debelle, Thomas Flory, Naturama Aargau: Lukas Kammermann, Globe Schweiz: Eric Wyss llustrationen: Andres Salazar Entwicklung und Erprobung: wassernetz.ch Fotos: Pro Natura Gestaltungskonzept, Layout und Satz: Ritz Häfliger, Basel 2019 Pro Natura Der Druck und die nicht kommerzielle Verwendung zu Unterrichtszwecken der Umweltbildung ist erlaubt. Verbreitung, auch nur auszugsweise, nur mit vorheriger schriftlicher Genehmigung von Pro Natura. 2 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation Zyklus 1 und 2 Umweltbildung und Naturschutz: Hinaus ans Wasser Liebe Lehrerinnen und Lehrer Auf den ersten Blick sehen unsere Bäche und Flüsse klar und sauber aus. Doch der Schein trügt: Schweizer Fliessgewässer enthalten oft einen ganzen Cocktail an Pestiziden. Teilweise ist die Gewässerbelastung so hoch, dass sie für Wasserlebewesen lebensbedrohlich sein kann, und über die Nahrung sind auch wir Menschen davon betroffen. Pro Natura fordert eine deutlich reduzierte Anwendung solcher Mittel in der Landwirtschaft und ein Verbot von Pestiziden im Privatbereich. Die Wasserqualität analysieren ist eine Aktivität, die Kinder spannend finden und die sich einfach umsetzen lässt. Es gibt verschiedene Analysemethoden. Bei derjenigen, die wir hier vorschlagen, lernen die Kinder die Welt der Wirbellosen in Fliessgewässern kennen. Das Fehlen oder Vorhandensein dieser Lebewesen ist ein zuverlässiger Indikator für die Wasserqualität. Einer der Vorteile dieser Methode liegt darin, die Kinder in Kontakt mit Lebewesen zu bringen. Dabei lernen sie auch, Verantwortung für die von ihnen gefangenen Tiere zu übernehmen. Und nicht zuletzt entspricht diese Methode dem empfohlenen Ansatz von Pro Natura, die Natur im Freien zu erleben. Wir wünschen Ihnen viel Vergnügen beim Erforschen von Gewässern! Ihre Pro Natura Mit dem Bestimmungsfächer den Lebensraum des Baches entdecken. Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation 3 Titel Zyklus 1 und 2 Bestimmungsfächer Verwendung des Fächers auf unterschiedlichen Stufen Der Fächer beinhaltet alles, was es für die Bestimmung der Wirbellosen und zur Beurteilung der Wasserqualität braucht: Hinweise zur eigenen Sicherheit und zum sorgsamen Umgang mit Lebewesen Gebrauch von Material und Umsetzung einer einfachen Methode Vereinfachte Klassifikation und Bestimmungshilfe der Zeigerarten Einfache Bestimmung der Wasserqualität Die folgenden Impulse erfüllen unterschiedlichste Ansprüche: von der einfachen Betrachtung der gefangenen Kleinlebewesen in Becherlupen bis zur anspruchsvollen naturwissenschaftlichen Beurteilung der Gewässergüte. Anleitungen Klassifikation Farbcode Wasserqualität sauber, unbelastet ziemlich sauber leicht verschmutzt Grössenbestimmung verschmutzt stark verschmutzt Merkmale Bestimmungsfächer zu beziehen über www.pronatura.ch shop 4 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation Bezug zum Lehrplan Lern- und Unterrichtsverständnis Ausserschulischer Lernort Bach Der Lebensraum des Wassers gehört neben dem Waldes zu den meist leicht zugänglichen, thematisch vielfältigen und auf verschiedenen Stufen nutzbaren ausserschulischen Lernorten. Das Lernen in der Natur ermöglicht direkte Begegnungen, authentische rlebnisse und lebendige Erkundungen. Neben den fachbedeutsamen Inhalten aus den Fächergruppen Natur-Mensch-Umwelt oder Technik steht vor allem das Lernverständnis des entdeckend, forschend und problembezogenen Arbeitens im Vordergrund. Diese methodischen Zugänge schliessen überfachliche Kompetenzen ein: verschiedene Formen von Kommunikations- und Kooperationsprozesse, vielfältige Sozialformen, Orientierungsvermögen und Bewegungskompetenz. Sicherheit und Risikokompetenz Zur Planung und Durchführung von Exkursionen und Schulreisen gehören unter anderem eine seriöse Rekognoszierung, genügend Begleitpersonen oder die vorsichtige Einschätzung der Witterung. Bei Gewässern ist die Risikoeinschätzung sehr anspruchsvoll. Als Lerngelegenheiten eignen sich ausschliesslich überschaubare Bachabschnitte mit flachem Ufer und seichten Wasser. Eigenes Handeln und adäquate Herausforderungen sind nicht nur für den Wissenserwerb von zentraler Bedeutung, sondern auch für den Aufbau der Selbst- und der Risikokompetenz von Schülerinnen und Schülern. Kumulatives Lernen im Lebensraum Bach Bedeutsame fachliche und überfachliche Kompetenzen lassen sich nicht kurzfristig und einmalig erwerben. Sie fordern eine kontinuierliche Auseinandersetzung. Für den langfristigen zuwachsenden Wissens- und Kompetenzerwerb sind Vorerfahrung und Vorwissen der Lernenden entscheidend. Lerngelegenheiten im Lebensraum Bach eignen sich besonders für den spiralförmigen Erwerb verschiedener Kompetenzen innerhalb eines Schuljahres, eines Zyklus oder über verschiedenste Stufen hinweg. Zugänge und Kompetenzerwerb auf verschiedenen Stufen Die Beschäftigung mit Kleinlebewesen im Wasser und des Lebensraumes Bach ermöglicht das ganze Spektrum vom Erfahren basaler Naturerlebnisse bis zu naturwissenschaftlichen Untersuchungen. Die Zugänge und Unterrichtsideen regen zur Umsetzung auf verschiedenen Stufen und zum Erwerb verschiedener Kompetenzen des Lehrplanes an. Die Kompetenz «Die Schülerinnen und Schüler können Tiere und Pflanzen in ihren Lebensräumen erkunden und dokumentieren sowie das Zusammenwirken beschreiben» aus dem Fachbereich Natur-Mensch-Gesellschaft steht dabei im Zentrum. Je nach Schwerpunkt und Stufe präzisieren die Lehrpersonen die jeweiligen Kompetenzstufen und ergänzen diese durch weitere Fachbereiche. Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation 5 Didaktische Hinweise Zugänge und Kompetenzerwerb auf verschiedenen Stufen Zyklus 1 und 2 Die Welt wahrnehmen . erleben suchen betrachten beschreiben . sich die Welt erschliessen (mit Tieren und Pflanzen) untersuchen planen durchführen festhalten Schülerinnen und Schüler unterscheiden an äusseren Merkmalen verschiedene wirbellose Lebewesen im Bach. Ein Fächer mit Porträts 18 verschiedener Kleintiere, unterstützt die Kinder, diese Wirbellosen zu erkennen und mit einem Farbcode einer bestimmten Wasserqualität zuzuordnen. Eine Kurzanleitung erklärt die Fangmethode und die dazu benötigten Materialien, wie eine einfache Bestimmung der Bioindikation gelingt und was die jungen Forscherinnen und Forscher zu ihrer Sicherheit am Bach beachten müssen. Pro Natura: Informationen, Bezug Bestimmungsfächer www.pronatura.ch für Lehrpersonen oder shop Zyklus 2 und 3 Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit der Wasserqualität und den Faktoren, welche diese bestimmen. Mit der Methode der Bioindikation qualifizieren sie die Wasserqualität detailliert. Der Bestimmungsfächer erleichtert das Erkennen der Makroinvertebraten. Die Lernenden entnehmen die Proben systematisch und werten diese detailliert aus. Die Bestimmung der Wasserqualität kann auch online erfasst und dokumentiert werden. Naturama Aargau: Bioindikation online und weitere Ideen: www.expedio.ch Bach oder Auen Von der Wasserqualität zur Ökologie des Lebensraums . sich die Welt erschliessen (im Lebensraum) erkunden fragen untersuchen dokumentieren . sich in der Welt orientieren ordnen vergleichen benennen beurteilen . in der Welt handeln mitteilen austauschen umsetzen mitwirken Für die Lebewesen im und am Fliessgewässer ist neben der Gewässergüte die Qualität des Lebensraumes von entscheidender Bedeutung. Kinder und Jugendliche sollen sich ausgehend von der Bioindikation auch mit der Beschaffenheit des Lebensraumes und der Ökologie beschäftigen. Die Bewertung der Gewässerdynamik eines Fliessgewässers zeigt auf einfache Weise, wie naturnah oder naturfern ein Gewässer gestaltet ist. Die Schülerinnen und Schüler können dies einfach bestimmen. Die weiterführenden Angebote halten stufenspezifische Vertiefungen dazu bereit. Zyklus 3 und Sekundarstufe II Beim Angebot von GLOBE Schweiz «Bioindikation im Fliessgewässer» erforschen Schülerinnen und Schüler das Ökosystem eines Bachs oder eines Flusses. Sie beurteilen den Lebensraum hinsichtlich seiner Landschaftsökologie sowie seiner biologischen Gewässer güte und leiten Zusammenhänge ab. Die Resultate der Untersuchungen und Beobachtungen können in einer Datenbank erfasst und mit WebGIS auf einer Schweizer Karte visualisiert werden. Somit fördert dieses Angebot die MINT- und die digitalen Kompetenzen. Mit dem Angebot «Hydrologie» können die biologischen und landschaftsökologischen Untersuchungen des Fliessgewässers optimal ergänzt werden. GLOBE Schweiz: Bioindikation im Fliessgewässer: Bioindikation im Fliessgewässer oder Hydrologie 6 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation titel Zyklus 2 und 3 die Welt wahrnehmen sich die Welt erschliessen sich in der Welt orientieren in der Welt handeln mitteilen erkunden erleben untersuchen vergleichen Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation 7 Einführung in die Bestimmung der Wasserqualität Zyklus 1 und 2 Kurzanleitung Bioindikation Fange an einem Bachabschnitt an möglichst unterschiedlichen Stellen Kleintiere. «Ablesen» im Geröll • Sammle Steine ein, achte auf die Unterseite. 1 • Streife die Tiere mit dem Pinsel ab. 2 • Fange sie im Sieb/Kescher oder in einer Schale auf. 3 4 «Spülen» im Sand, Schlick, Laub • Schöpfe etwas Material in den Kescher. • Siebe, lese die Tiere heraus. Werkzeuge 1 Sieb oder Kescher 2 Schalen oder Teller (weiss) 3 Lupe, Becherlupe 4 Pinsel (Malpinsel) «Ziehen» durch die Pflanzen • Fahre mit dem Kescher durch die Pflanzen im Wasser. «Wühlen» im Kies • Wühle oberhalb des Siebes leicht im Untergrund. • Fange mit dem Kescher die weggespülten Tiere auf. Detaillierte Vorgehensweise auf pronatura.ch Fliessgewässer . sauber, unbelastet ziemlich sauber leicht verschmutzt verschmutzt stark verschmutzt Wasserqualität «bestimmen» • Vergleiche und bestimme die Kleintiere mit den Bildern und Beschreibungen. • Ordne sie den Farben des Farbcodes zu. • Verteile die gefangenen Kleintiere nach den Farben der Karten in einzelne Schalen (in bis zu 5 verschiedene Schalen). Wähle ein Tier pro Form (beobachte genau!). • Zähle die Anzahl verschiedener Formen. • Die Schale mit der grössten Anzahl verschiedener Formen bestimmt die Wasserqualität. 8 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation Einführung in die Bestimmung der Wasserqualität Zyklus 1 und 2 18 Wirbellose in Fliessgewässer Güteklasse I: Zeigerarten für sauberes, unbelastetes Gewässer Steinfliegenlarve 1.0 ca. 10 — 25 mm, Hauptmerkmal: 2 Schwanzfäden Lidmückenlarve bis 9 mm, sitzt auf überrieselten Steinen in starker Strömung 1.3 Eintagsfliegenlarve 8 — 15 mm, abgeplatteter Körper, oft an Steinen Hauptmerkmal: 3 Schwanzfäden 1.3 Güteklasse II: Zeigerarten für leicht belastetes Gewässer Winkelkopf-Strudelwurm 1.5 15 — 25 mm, grau, kriecht an Steinen, Kopf dreieckig Hakenkäfer Elmis 1.5 — 2.5 mm, glänzend schwarz, an Steinen und Wasserpflanzen 1.5 Köcherfliegenlarve 1.5 (Rhyacophila) bis 25 mm, gelblichgrün, ohne Köcher Köcherfliegenlarve mit 1.5 Gehäuse bis 15 mm. Larve in Stein- oder Pflanzenköcher Güteklasse III: Zeigerarten für mässig belastetes Gewässer Eintagsfliegenlarve 1.7 15 — 23 mm, vergräbt sich im Sand. Hauptmerkmal: 3 Schwanzfäden Flohkrebs 2.0 3 — 20 mm, in ruhigen Buchten, oft massenweise im angeschwemmten Laub Köcherfliegenlarve 2.0 (Hydropsyche) bis 20 mm, baut Fangnetze zwischen Steinen Napfschnecke 2.0 bis 7 mm, klein, dunkelbraun, sitzt an Steinen, wird oft übersehen Güteklasse IV: Zeigerarten für verschmutztes Gewässer Dreikantmuschel 2.3 (Wandermuschel) 30 — 40 mm, nur in Flüssen und grossen Bächen an Steinen Weisser Strudelwurm 2.3 bis 26 mm, weissliche Farbe, oft schimmert der baumartige Darm durch, meist an Steinen Kriebelmückenlarve 2.3 bis 15 mm, braun, sitzt oft in Massen auf Steinen Wasserassel 3.0 8 — 12 mm, in ruhigen Buchten Güteklasse V: Zeigerarten für stark verschmutztes Gewässer Roll-Egel 3.0 bis 60 mm, oft angesaugt an Steinen, kann sich stark strecken oder kürzen Rote Zuckmückenlarve 3.8 bis 15 mm, rötlich, zuckende Bewegungen Schlammröhrenwurm 3.8 (Tubifex) bis 80 mm, rötlicher Wurm, tritt massenweise auf, steckt im Schlamm. Die Zahlen nach den Namen der Tiergruppen zeigen den Saprobien-Index an. Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation 9 Methode und Ergebnissicherung der Bioindikation Zyklus 2 und 3 Entnahme der Stichproben In jedem Untersuchungsabschnitt werden insgesamt 20 Stichproben entnommen. Diese verteilen sich auf alle im Bachabschnitt vorkommenden Lebensräume und Untergründe. Steine und Kies sind als Untergrund am häufigsten, deshalb verteilt sich die Entnahme in der Regel auf 10 Stichproben mit Geröll und 10 mit Kies. Sollten die Untergründe Sand und Pflanzenbewuchs vorkommen, werden davon jeweils 2 entnommen. Dies reduziert die Anzahl der Stichproben mit Kies und Stein. Gesamthaft werden immer 20 Stichproben entnommen. Anleitung zur Bestimmung der Gewässergüte Probenahme gemäss Anleitung Bioindikation 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: Anzahl1: Eintrag der Anzahl1 der gefangenen Tiergruppen Häufigkeit2: Zuordnung Anzahl zu Häufigkeit2 mit Hilfe der Tabelle «Häufigkeit2» Gütefaktor3: Zuordnung Tiergruppen zu Gewässergüteklassen Güteprodukt4: Häufigkeit2 Gütefaktor3 Gesamthäufigkeit5 Summe der Häufigkeit2 Gesamtsumme6 Summe aller Güteprodukte Saprobien-Index7 Gesamtsumme6: Gesamthäufigkeit5 Gewässergüte8 Zuordnung Saprobien-Index7 zu Gewässergüte8 mit Tabelle «Gewässergüte8» Erklärung: Eine Saprobie ist ein Lebewesen, das in oder auf faulenden Stoffen lebt und sich von ihnen ernährt. Der Saprobien-Index zeigt den Grad des Abbaus biologischer Stoffe an. Tabelle Bestimmung der Häufigkeit Anzahl Tabelle zur Bestimmung der Gewässergüte Häufigkeit2 Einzelfund 1 0.5 vereinzelt 2—4 1.0 wenige Tiere 5—8 1.5 mässig viele 9 — 15 2.0 häufig 16 — 25 2.5 sehr häufig 25 — 40 3.0 massenhaft 40 3.5 10 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation Saprobien Index7 Gewässergüte8 sauber und unbelastet 1.0 — 1.4 gering belastet 1.5 — 1.9 II mässig belastet 2.0 — 2.2 III kritisch belastet 2.3 — 2.9 IV verschmutzt — stark belastet 3.0 — 4.0 Bioindikation Zyklus 2 und 3 Bioindikation Biologische Bestimmung der Gewässergüte Tiergruppe Bachabschnitt Nummer Datum Klasse Namen Anzahl 1 Häufigkeit 2 Gütefaktor 3 Steinfliegenlarve 1.0 Lidmückenlarve 1.3 Eintagsfliegenlarve 1.3 Winkelkopf-Strudelwurm 1.5 Hakenkäfer (Elmis) 1.5 Köcherfliegenlarve mit Köcher 1.5 Köcherfliegenlarve (Rhyacophila 1.5 Eintagsfliegenlarve (Ephemera) 1.7 Flohkrebs 2.0 Napfschnecke 2.0 Köcherfliegenlarve (Hydropsyche) 2.0 Dreikantmuschel (Wandermuschel) 2.3 Weisser Strudelwurm 2.3 Kriebelmückenlarve 2.3 Wasserassel 3.0 Roll-Egel 3.0 Rote Zuckmückenlarve 3.8 Schlammröhrenwurm (Tubifex) 3.8 Gesamthäufigkeit5 Güteprodukt 4 Gesamtsumme6 Auswertung Gesamtsumme 6 Gesamthäufigkeit5 Saprobien-Index7 Gewässergüte 8 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation 11 Erkundung des Lebensraumes Zyklus 2 und 3 Bestimmung der Gewässerdynamik naturnah 1 Punkte 2 Punkte 3 künstlich 1. Gewässerverlauf schlängelnd (mäandrierend) korrigiert, begradigt 2. Strömungsbild vielfältig in Geschwindigkeit und Richtung (Widerwassern) gleichmässig 3. Gewässertiefe sehr abwechslungsreich gleichbleibend 4. Durchgängigkeit hindernisfrei, Wasserlebewesen gelangen stromaufwärts künstliche Barrieren (höher als 70 cm) verunmöglichen Fischwanderungen 5. Gewässerquerschnitt Wasserspiegel mindestens 10-mal breiter als Wassertiefe 12 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation Wasserspiegel 2-mal so breit als Wassertiefe oder weniger Erkundung des Lebensraumes Zyklus 2 und 3 6. Gewässerquerschnitt II Gewässersohle und Wasserspiegel ungefähr gleich breit Gewässersohle mindestens 2-mal so breit als Wasserspiegel 7. Senkrechte Uferanrisse stellenweise vorhanden nicht vorhanden 8. Gewässerumfeld Verbaut (Kraftwerke, Brücken, Strassen, Siedlungsgebiet) naturnah, unberührte Aue 9. Gewässerrandstreifen Durchgehend und mindestens 20m breit nicht vorhanden 10. Beschaffenheit des Randstreifens vielfältige Vegetation (Krautschicht, Sträucher, Bäume) Auswertung: Summe aller bewerteten Punkte: Mittelwert (Summe geteilt durch Anzahl Kriterien): naturfremd (alleeähnlich, Wiese) Mittelwert: 1 — 1,4 naturnaher Fluss, grosse Dynamik 1,5  — 2,3 mässig naturnah, geringe Dynamik 2,3 verbauter, korrigierter Fluss, kaum Dynamik Standort, Datum, Namen: Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation 13 Überfachliche Kompetenzen Zyklus 2 und 3 Nachdenken, vorausschauen und handeln Meine Arbeitsweise Ich war Mitglied einer Forschungsgruppe: Folgendes habe ich gelernt, das ist mir gelungen, das möchte ich das nächste Mal anders machen Meine Forschungserfahrung Wenn ich auf meine Untersuchungen zurück blicke, stelle ich fest: ich habe Kleinlebewesen erforscht den Lebensraum erkundet die Gewässerqualität bestimmt Folgendes habe ich dabei gelernt und festgestellt: Meine Fragen Diese Fragen habe ich noch und folgendes möchte ich weiter verfolgen: Meine Idee und mein Engagement Unverschmutzte Gewässer und naturnahe Bäche sind lebenswichtig für Tiere und Pflanzen. Auch wir Menschen sind auf sauberes Wasser und einen intakten Lebensraum angewiesen. Das kann ich dazu beitragen: 14 Pro Natura Umweltbildung • Unterrichtshilfe Bioindikation titel Zyklus 2 und 3 Wassernetz.ch das Schweizer Bildungsnetzwerk zum Thema Wasser. bildet Lehrpersonen, Exkursionsleitende und Studierende zum Thema Wasser weiter. schafft einen Überblick über Lernaktivitäten für verschiedene Schulstufen zum Thema Wasser. ermöglicht authentisches Lernen am Wasser mit praxiserprobten Materialien und Methoden für den lebendigen Unterricht auf allen Schulstufen. Kursangebote, Unterrichtsmaterialien, ausserschulische Lernorte der Umweltbildung und Beratungskontakte unter wassernetz.ch. wassernetz.ch das Schweizer Bildungsnetzwerk zum Thema Wasser