Mit Hilfe dieser Arbeit steht primär die weiterführende didaktische Ausarbeitung eines Bodenkurses im Fokus, welcher nicht nur innerhalb eines universitären Fachkurses angeboten werden soll, sondern ebenso für Lehrer*innen ergänzende Methoden, Material und Versuchsanleitungen bereitstellt. Dieses Material soll dazu dienen, verschiedenes Wissen und Experimente bereitzustellen, welche die Thematik der Bodenbeurteilung vertieft.
Damit dieses Vorgehen gelingt, wird in einem ersten fachtheoretischen Teil die Methode der Bioindikation erläutert, Abgrenzungen zu anderen Begriffen wie Zeigerorganismen und das Biomonitoring vorgenommen und verschiedene pedogenetische Bioindikatoren vorgestellt. Ebenso werden vier ausgewählte Standorte im Raum Wuppertal beschrieben, in denen weiterhin die für diese Arbeit ausgewählten Zeigerorganismen lokalisiert und festgehalten werden. Die Auswahl der Zeigerorganismen wurde für das angestrebte Vorhaben nicht nur auf tierische Organismen, sondern ebenso auf Flechten und Pflanzen getroffen.
Die einzelnen Organismen werden zuerst fachtheoretisch vorgestellt und in den Kontext der Pedogenese eingebunden, um somit ihre besondere Bedeutung für diesen Prozess herauszustellen.
Mittels unterschiedlicher Methoden werden zudem die zu bestimmenden Organismen festgehalten. Hierfür erfolgt neben der Vorstellung der verwendeten Methoden ebenso eine Beurteilung der Bodengüte. Da die Thematik der Bioindikation zentraler Ausgangspunkt für die Erweiterung und Ergänzung des vorausgegangenen Bodenkurses darstellt, wird anknüpfend der didaktische Teil dieser Arbeit vorgestellt und im Hinblick auf die Eignung und Durchführbarkeit in unterrichtlichen Geschehen überprüft. Inbegriffen ist innerhalb dieser Einordnung eine Einbettung der Themenbereiche des Ökosystems der Böden sowie die Bioindikation in die verschiedenen Inhalts- und Kompetenzfelder der Sekundarstufe I & II von Gymnasien des Bundeslandes NRW. Anschließend werden die erweiterten Versuche und die grundsätzliche Planung vorgestellt und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit kritisch betrachtet.
Abgeschlossen wird die Arbeit mit einer übergreifenden Diskussion im Hinblick auf Entwicklungsmöglichkeiten, Erweiterungen sowie einer Einordnung der Arbeit für weiterführende Kurse.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1. Einleitung
1.1 Zielsetzung dieser Arbeit
2. Theoretischer Hintergrund
2.1 Die Pedogenese im Überblick zur Einordnung innerhalb der Bioindikation
2.1.1 Auswirkungen von abiotischen Faktoren auf Bioindikatoren
2.1.2 Auswirkungen von biotischen Faktoren auf die Bioindikation
2.1.3 Pflanzen und Tiere als Faktoren der Pedogenese
2.2 Einleitung in die Bioindikation
2.2.1 Bioindikatoren, Biomonitoring und weitere Begrifflichkeiten
2.3 Verschiedene Organismengruppen der Bioindikation
2.3.1 Tierische Bioindikatoren
2.3.2 Regenwürmer als Zeigerorganismus
2.3.3 Fadenwürmer (Nematoda)
2.3.4 Laufkäfer (Carabidae) als Zeigerorganismus
2.3.5 Pflanzen und Flechten als Bioindikatoren
2.3.6 Flechten als Bioindikatoren
2.3.7 Zeigerpflanzen als Bioindikatoren und Parameter für die Bodengüte
2.4 Hinleitung zum Forschungsteil
3. Forschungsteil
3.1 Einleitung
3.2 Standortbeschreibungen der Bioindikationsorte
3.2.1 Standort 1: Uni-Pfad
3.2.2 Standort 2: Gebäude K
3.2.3 Standort 3: Eskesberg
3.2.4 Standort 4: Falkenberg / Hasenberg
3.3 Materialien & Methoden für die Datenerhebung
3.3.1 Verwendete Materialien
3.3.2 Verwendete Methoden: Die Bestimmung der Regenwürmer (Lumbricidae) mit Hilfe der Senfpulver-Austreibung
3.3.2 Insektenfalle Barber Falle
3.3.3 Der Berlese-Tullgren-Extraktor
3.3.4 Dokumentation der Pflanzen, Flechten und Zeigerwerte
3.4 Datenpräsentation und Auswertung
3.5 Diskussion der Ergebnisse
3.6 Diskussion der angewendeten Methoden
3.7 Fazit und Ausblick für weitere Forschungsvorhaben
4. Didaktischer Teil: Vorstellung & Legitimation eines erweiterten Bodenkurses mit dem Schwerpunkt der Bioindikation
4.1 Hinführung der Gestaltung eines erweiterten Bodenkurses
4.2 Legitimation eines Bodenkurses angesichts der nachhaltigen Entwicklungsziele
4.3 Kompetenzbereiche
4.3.1 Erwerbsmöglichkeiten an Kompetenzen für die Sekundarstufe I
4.3.2 Kompetenzerwerb Sekundarstufe II
4.4 Gestaltung des Kurses bedingt durch neue Kursthemen
4.4 Erläuterung der Referatshemen
4.5 Erläuterungen der ergänzten Feldversuche der Exkursionstage
4.5.1 Regenwurmaustreibung mit Hilfe der Senfmehl-Methode
4.5.2 Barber-Falle
4.5.3 Artenbestimmung mit Hilfe von Bestimmungsliteratur zur Ergänzung der Bodengüte
4.5.4 Bodentemperatur
4.5.5 Bodenprobeentnahme mit Hilfe des Bodenbohrstocks
4.6 Ergänzte Versuche während der Labortage
4.6.1 Die Nematodenfalle
4.6.2 Die quantitative Erfassung der Katalase-Aktivität von Mikroorganismen
4.6.3 Filtereigenschaft des Bodens
5. Diskussion
5.1 Diskussion zur grundsätzlichen Gestaltung des erweiterten Kurses
5.2 Diskussion zur Eignung der erweiterten Feldversuche
5.3 Diskussion zur Eignung der erweiterten Laborversuche
5.3.1 Die Nematodenfalle
5.3.2 Experiment zum quantitativen Nachweis der Katalase-Aktivität von Mikroorganismen
5.3.3 Die Filtereigenschaft von Böden
5.4 Ausblick und Möglichkeiten für weitere Kurse
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die didaktische Weiterentwicklung und Optimierung eines universitären Bodenkurses, indem fundierte Methoden der Bioindikation zur Bodenbeurteilung integriert und für den schulischen Biologieunterricht adaptiert werden. Durch die Erhebung und Auswertung pedogenetischer Daten an verschiedenen Standorten im Raum Wuppertal werden neue experimentelle Ansätze geschaffen, die Lehrkräften und Studierenden als praxisnahes Unterrichtsmaterial dienen sollen.
- Methodische Erarbeitung und Anwendung von Bioindikationsverfahren
- Analyse und Charakterisierung von Standorten im Wuppertaler Raum
- Entwicklung und Evaluation neuer Labor- und Feldexperimente für den Unterricht
- Verknüpfung von Fachwissen über Bodenorganismen mit didaktischer Vermittlungskompetenz
- Förderung nachhaltigen Handelns durch Verständnis ökologischer Zusammenhänge
Auszug aus dem Buch
2.3.2 Regenwürmer als Zeigerorganismus
Regenwürmer (Lumbricidae) stellen mit etwa 230 verschiedenen Arten gegliederte Würmer aus der Ordnung der Wenigborster (Oligochaeta) dar, welche über die gesamte Holarktis verbreitet sind (Spang 1996). In Deutschland konnten davon bisher 35 Arten nachgewiesen werden (Hellberg-Rode 2004). Insgesamt können Regenwürmer einen Anteil von über 90% der gesamten Bodenfauna ausmachen, wobei sie als Destruenten eine zentrale Bedeutung beim Abbau organischer Substanzen sowie der Durchlüftung und Lockerung des Bodens, der Mineralstoffumlagerung (Bioturbation) und Mineralstofferzeugung (Humifizierung) des Bodens einnehmen (ebd.).
Bedingt durch die von Regenwürmern fortgesetzten Durchmischungsprozesse ergeben sich fortlaufende Veränderungs- und Umstrukturierungsprozesse von Böden, wodurch sich ebenfalls Bodentypen unterschiedlich beschreiben lassen und neue Bodenarten beschrieben werden können. Einen entscheidenden Anteil an den Veränderungs- und Umstrukturierungsprozessen nehmen Regenwürmer bedingt durch ihre Fortbewegung mit Hilfe ihrer typischen Rund- und Längsmuskulatur ein. Eine abwechselnde Kontraktion der beiden Muskelgruppen sowie sich an der Körperoberfläche befindende Cilien sorgen dafür, dass sich die Würmer fortbewegen können (Spang 1996).
Für die Humifizierung sind Regenwürmer und andere Bodenorganismen bedingt durch ihre Verdauungs- und Zersetzungsprozesse verantwortlich. Nach der mechanischen Zersetzung der organischen Ausgangssubstanz wie verrottetes Pflanzenmaterial der Streuauflage, erfolgen innerhalb des Verdauungsapparates der Regewürmer verschiedene biochemische Prozesse (ebd.). Liegen Aminosäuren, Monosaccharide, Peptide und Lignine als Ausgangsstoffe vor, werden sie durch den natürlichen Zersetzungsprozess der Regenwürmer (Humifizierung) zu stabilen Humussubstanzen wie Huminstoffe synthetisiert und im Oberboden angelagert, wo sie die Bodeneigenschaften wie die Bodenfruchtbarkeit sowie den Wasserhaushalt positiv verändern können (Schroeder 1992).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Arbeit thematisiert die zunehmende Belastung von Böden durch anthropogene Einflüsse und den Klimawandel, was die Notwendigkeit einer didaktischen Aufarbeitung der Bodenkunde unterstreicht. Ziel ist die Optimierung eines Bodenkurses durch Integration der Bioindikation.
2. Theoretischer Hintergrund: Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen der Pedogenese und definiert die Bioindikation als Verfahren zur standortbezogenen Beurteilung, unter besonderer Betrachtung von Regenwürmern, Fadenwürmern, Laufkäfern, Flechten und Zeigerpflanzen.
3. Forschungsteil: Der empirische Teil umfasst die Erfassung verschiedener Bioindikatoren an vier Standorten im Wuppertaler Raum, um deren Eignung als Parameter für die Bodengüte zu evaluieren und die im theoretischen Teil beschriebenen Zusammenhänge zu prüfen.
4. Didaktischer Teil: Vorstellung & Legitimation eines erweiterten Bodenkurses mit dem Schwerpunkt der Bioindikation: Dieser Abschnitt legitimiert den Bodenkurs durch Bezugnahme auf nachhaltige Entwicklungsziele und stellt konkrete, erweiterte Feld- und Laborversuche vor, die für den Einsatz in Schulen und im universitären Kontext angepasst wurden.
5. Diskussion: Das Kapitel reflektiert die Ergebnisse der Bioindikation, bewertet die Anwendbarkeit der ergänzten Versuche in der Lehre und formuliert Perspektiven für zukünftige Forschungsvorhaben.
Schlüsselwörter
Bioindikation, Bodengüte, Pedogenese, Regenwürmer, Nematoden, Laufkäfer, Flechten, Zeigerpflanzen, Biomonitoring, Bodenschutz, Fachdidaktik, Ökosystem Boden, Nachhaltige Entwicklung, Bodenanalyse, Umweltbildung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Abschlussarbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit der Optimierung eines didaktisch orientierten Bodenkurses für Biologiestudierende und angehende Lehrkräfte. Dabei steht die Anwendung der Methode der Bioindikation zur Beurteilung der Bodenqualität im Zentrum.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zentral sind die pedogenetischen Prozesse, die Anwendung der Bioindikation mittels verschiedener Organismengruppen (Regenwürmer, Laufkäfer, Fadenwürmer, Flechten, Pflanzen) und die didaktische Übertragung dieser Inhalte in universitäre und schulische Lehrkontexte.
Welches primäre Ziel verfolgt die Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die didaktische Weiterentwicklung und Ergänzung eines Bodenkurses, um ein praxisnahes Sammelsurium an Experimenten zur Bodenbeurteilung bereitzustellen und die Kompetenz zur Gestaltung solcher Kurse zu fördern.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Untersuchung nutzt passives Biomonitoring, Senfpulver-Austreibung zur Regenwurm-Erhebung, Barber-Fallen für Laufkäfer, Berlese-Tullgren-Extraktion für Nematoden sowie die Dokumentation von Pflanzen- und Flechtenarten inklusive der Bestimmung ihrer Zeigerwerte.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in einen fachtheoretischen Teil zu Bioindikatoren, den Forschungsteil mit der Analyse von vier Standorten in Wuppertal sowie den didaktischen Teil zur Integration dieser Versuche in den Biologieunterricht.
Welche Keywords charakterisieren das Dokument?
Bioindikation, Pedogenese, Bodengüte, Zeigerorganismen, Fachdidaktik und Ökosystem Boden sind die prägenden Begriffe der vorliegenden Untersuchung.
Wie wurde die Bodenqualität an den Wuppertaler Standorten gemessen?
Die Bodenqualität wurde durch die Kombination von Standortbeschreibungen, die Erfassung von Bodenhorizonten mittels Bohrstock und die Bestimmung verschiedener Bioindikatoren (Fauna und Flora) an den jeweiligen Untersuchungsflächen bestimmt.
Warum sind gerade diese Tier- und Pflanzenarten als Indikatoren gewählt worden?
Diese Organismen wurden ausgewählt, weil sie artspezifisch auf Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, pH-Wert, Stickstoffgehalt oder Luftschadstoffe reagieren und somit als zuverlässige Zeiger für spezifische Standortbedingungen dienen.
Wie können die Versuche in den Schulunterricht integriert werden?
Die Arbeit bietet praxiserprobte Anleitungen und methodische Konzepte an, die es Lehrkräften ermöglichen, mit geringem Aufwand und kostengünstigen Materialien ökologische Zusammenhänge des Bodens handlungsorientiert im Unterricht zu vermitteln.
- Citation du texte
- Anonym (Auteur), 2020, Optimierung eines didaktisch orientierten Bodenkurses mit dem Themenschwerpunkt der pedosphärischen Zeigerorganismen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1034397
