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Flache Illustration eines klaren Bachs, der über runde Kiesel durch eine Wiese zu einem kleinen See vor rosafarbenen Bergen fliesst. Ein Graureiher steht im flachen Wasser, vorne sitzen zwei Insekten auf einem Stein.

Natur und Technik · Deutschschweiz · Zyklus 3

Ökosystem Gewässer: Bach und See untersuchen

Eine Unterrichtsreihe für Natur und Technik im Zyklus 3 zu Bächen und Seen in der Schweiz. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Gewässer als Ökosysteme, planen eine Bachuntersuchung und messen abiotische Faktoren. Sie bestimmen die Gewässergüte mit Zeigerorganismen, prüfen ihre Methoden kritisch und stellen Nahrungsbeziehungen im See als Netz dar. Zum Schluss beurteilen sie Überdüngung, Verbauung, Wasserkraft und gebietsfremde Arten aus verschiedenen Perspektiven.

Schuljahre
8–9
Schultypen
Sekundarschule, Gymnasium
Umfang
8 Unterrichtsstunden
Fach
Natur und Technik
Region
Deutschschweiz
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Lernziele

  • Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Bach und See als aquatische Ökosysteme und erklären die Bedeutung abiotischer und biotischer Faktoren.
  • Die Schülerinnen und Schüler erheben mit geeigneten Instrumenten Daten zu Temperatur, Strömung und Nährstoffen und werten sie aus.
  • Die Schülerinnen und Schüler bestimmen Zeigerorganismen und schätzen damit die Gewässergüte ein.
  • Die Schülerinnen und Schüler prüfen Planung und Durchführung ihrer Untersuchung nach Kriterien und schlagen Verbesserungen vor.
  • Die Schülerinnen und Schüler stellen Nahrungsketten und Nahrungsnetze im See dar und erklären Konkurrenz.
  • Die Schülerinnen und Schüler beurteilen Einflüsse des Menschen auf Gewässer aus verschiedenen Perspektiven und begründen eigene Ideen zum Gewässerschutz.

Bezug zum Lehrplan 21

Lehrplan 21 (Deutschschweiz), Fachbereichslehrplan Natur und Technik (mit Biologie, Chemie, Physik)

  • Kompetenzbereich: NT.9 Ökosysteme erkunden
  • Kompetenz: NT.9.1 Die Schülerinnen und Schüler können aquatische Ökosysteme untersuchen und beurteilen.
  • Kompetenzstufe: NT.9.1.a können mit geeigneten Instrumenten Daten über abiotische (z.B. Strömungsgeschwindigkeit, Wassertemperatur) und biotische Faktoren (z.B. Leitorganismen für Wassergüte wie Eintagsfliegenlarven) zu aquatischen Ökosystemen sammeln, ordnen und auswerten.
  • Kompetenzstufe: NT.9.1.b können die Planung sowie die Durchführung der Beobachtungen und Experimente kriteriengeleitet prüfen und mögliche Optimierungen vorschlagen.
  • Kompetenzstufe: NT.9.1.c können vertiefende Informationen zu aquatischen Ökosystemen oder zum Wasser als Lebensgrundlage suchen, mit Modellen deuten und einschätzen.
  • Kompetenz: NT.9.3 Die Schülerinnen und Schüler können Einflüsse des Menschen auf regionale Ökosysteme erkennen und einschätzen.
  • Kompetenzstufe: NT.9.3.a können den eigenen Beobachtungen zum Einfluss des Menschen auf Ökosysteme Informationen aus verschiedenen Quellen gegenüberstellen und daraus Schlussfolgerungen ziehen (z.B. naturnahe und naturfremde Ufer, Nährstoffanreicherung in Gewässern).
  • Kompetenzstufe: NT.9.3.b können zum Einfluss des Menschen auf Ökosysteme verschiedene Perspektiven einnehmen und prüfen, welche langfristigen Folgen zu erwarten sind (z.B. intensive und extensive Bewirtschaftung, invasive Pflanzen und Tiere).
  • Kompetenzstufe: NT.9.3.c können aufgrund von Fakten eigene Ideen und Visionen zu einem verantwortungsvollen Umgang mit der Natur entwickeln und begründen.

Ablauf

  1. Abschnitt 1

    Gewässer als Ökosystem: abiotische und biotische Faktoren

    Fliessgewässer und stehende Gewässer, Temperatur und Sauerstoff, Strömung, Angepasstheiten, Bach und See im Vergleich.

  2. Abschnitt 2

    Einen Bach untersuchen

    Untersuchungsfrage, Messstellen, Temperatur, Fliessgeschwindigkeit, Nährstoffe, Kleintiere sammeln, Methodenkritik, Sicherheit am Wasser.

    • Lektion

      Einen Bach untersuchen: Methoden und Methodenkritik

      Hinter dem Schulhaus fliesst ein Bach. Das Wasser sieht klar aus, aber sagt das etwas über seinen Zustand? Fachleute der Kantone untersuchen Bäche…

    • Sicher am Bach

      Geh nie allein ans Wasser und nur dort hinein, wo es höchstens knietief ist. Steigt das Wasser oder wird es trüb, sofort zurück ans Ufer. Trag Gummistiefel und lange Hosen. Setz alle Tiere nach dem Beobachten am Fundort zurück und wasch dir danach die Hände.

    • Material

      Untersuchungsmethoden für Fliessgewässer

      Kanton Aargau, Departement Bau, Verkehr und Umwelt, Lizenz: Alle Rechte vorbehalten, nur verlinkt

  3. Abschnitt 3

    Zeigerorganismen und Gewässergüte

    Makrozoobenthos, Zeigertiere von der Steinfliegenlarve bis zum Schlammröhrenwurm, Güteklassen, einfacher Güteindex.

    • Lektion

      Zeigerorganismen: Gewässergüte bestimmen

      Ein Teststreifen zeigt den Nitratgehalt nur in dem Moment, in dem du misst. Wurde am Vortag Gülle in den Bach geschwemmt, hast du es vielleicht…

    • Material

      Bestimmungsbogen für Kleintiere im Gewässer

      Bayerisches Landesamt für Umwelt, Lizenz: Alle Rechte vorbehalten, nur verlinkt

    • Aufgabe

      Untersuchungsbericht Bach

      Schreibe einen Bericht über eure Bachuntersuchung oder über die Beispieldaten aus Lektion 2 und 3.

      1. Frage und Beschreibung der Messstellen.
      2. Tabelle mit den abiotischen Messwerten.
      3. Liste der gefundenen Tiere mit Güteklasse und Häufigkeit, berechneter Güteindex.
      4. Deutung: Wie steht es um den Bach? Stimmen abiotische und biotische Ergebnisse überein?
      5. Methodenkritik: mindestens drei Punkte und je ein Verbesserungsvorschlag.

  4. Abschnitt 4

    Nahrungsnetz im See und Konkurrenz

    Produzenten, Konsumenten, Destruenten, Plankton, Felchen, Egli, Hecht und Kormoran, Konkurrenz, Quagga-Muschel.

  5. Abschnitt 5

    Der Mensch und die Gewässer: bewerten und Selbsttest

    Überdüngung und Seebelüftung, Phosphatverbot, Verbauung und Revitalisierung, Wasserkraft, Schweizerhalle, gebietsfremde Arten, Perspektiven, Selbsttest.

    • Lektion

      Mensch und Gewässer: Überdüngung, Wasserkraft, Selbsttest

      In den 1970er-Jahren waren viele Schweizer Seen im Sommer grün und trüb. Am Seegrund fehlte Sauerstoff, und an manchen Stränden war Baden nicht…

    • Material

      Wasserqualität der Schweizer Seen

      Bundesamt für Umwelt BAFU, Lizenz: Alle Rechte vorbehalten, nur verlinkt

    • Aufgabe

      Stellungnahme: Ein Bach bekommt mehr Raum

      Deine Gemeinde plant, einen begradigten Bach zu revitalisieren. Dafür braucht es einen 10 m breiten Uferstreifen auf Landwirtschaftsland.

      1. Beschreibe in drei Sätzen, was sich für Tiere und Pflanzen ändern würde. Nutze Fakten aus der Reihe.
      2. Stelle die Anliegen von mindestens drei Gruppen dar (zum Beispiel Landwirtschaft, Fischerei, Hochwasserschutz, Naturschutz, Erholung).
      3. Formuliere deine Position und nenne den Wert, der für dich den Ausschlag gibt.
      4. Mach einen Vorschlag, wie man einer Gruppe, die Nachteile hat, entgegenkommen könnte.

Hinweise für Lehrpersonen

Einordnung in den Lehrplan 21

Die Reihe bearbeitet NT.9.1 „aquatische Ökosysteme untersuchen und beurteilen“ und NT.9.3 „Einflüsse des Menschen auf regionale Ökosysteme erkennen und einschätzen“. Aus NT.9.1 stammen das Erheben abiotischer Faktoren wie Strömungsgeschwindigkeit und Wassertemperatur und biotischer Faktoren wie Leitorganismen für die Wassergüte (a), die kriteriengeleitete Methodenkritik (b, Orientierungspunkt) und Nahrungskette, Nahrungsnetz und Konkurrenz (c). Aus NT.9.3 stammen der Vergleich eigener Beobachtungen mit Informationen zu anthropogenen Einflüssen wie Uferverbauung und Überdüngung (a), verschiedene Perspektiven zu Naturnutzung und Naturschutz einschliesslich invasiver Arten (b) und eigene, begründete Ideen für einen verantwortungsvollen Umgang mit der Natur (c). Die Reihe passt ins 8. oder 9. Schuljahr. Die Zuordnung regelt Ihr Kanton.

Zeitplan (8 Lektionen, davon ein Halbtag am Gewässer)

LektionAbschnitt
1Gewässer als Ökosystem, Sauerstoff und Temperatur
2Untersuchung planen, Messmethoden, Sicherheit
3–4Exkursion an einen Bach: Messungen und Zeigerorganismen (Halbtag)
5Auswertung, Güteindex, Methodenkritik
6Nahrungsnetz im See, Konkurrenz, Quagga-Muschel
7Einflüsse des Menschen, Perspektiven, Bewertung
8Selbsttest, Präsentation der Untersuchung

Ohne Exkursion arbeiten Sie mit den Beispieldaten der Lektionen und mit Bachwasser und Steinen, die Sie in Eimern mitbringen. Bringen Sie die Tiere am gleichen Tag zurück.

Sicherheit und rechtliche Hinweise

  • Rekognoszieren Sie die Stelle vorher: flacher Zugang, höchstens knietiefes Wasser, keine Schwall-Sunk-Strecke unterhalb eines Kraftwerks, keine steilen Ufer. Prüfen Sie am Vortag Wetter und Wasserstand.
  • Betreuungsschlüssel, Notfallnummern, Erste-Hilfe-Set und Information der Eltern richten sich nach den Vorgaben Ihres Kantons und Ihrer Schule für Exkursionen und Aktivitäten am Wasser.
  • Zecken: lange Kleidung, nach der Exkursion absuchen lassen, die Eltern informieren.
  • Hygiene: Hände waschen, nichts essen während der Arbeit, kleine Wunden abdecken.
  • Fischerei und Naturschutz sind kantonal geregelt. Für Naturschutzgebiete und Schutzzonen brauchen Sie unter Umständen eine Bewilligung. Krebse und Fische werden nicht gefangen. Im Herbst und Winter die Laichplätze der Bachforelle (Kiesbänke) meiden.
  • Ausrüstung nach dem Einsatz reinigen und vollständig trocknen lassen, bevor sie an einem anderen Gewässer verwendet wird (Krebspest, Quagga-Muschel).
  • Teststreifen und Tropftests enthalten zum Teil Reagenzien, die nicht in die Umwelt gehören. Reste in einem Behälter mitnehmen und nach Herstellerangabe entsorgen.

Typische Fehlvorstellungen

  • Klares Wasser ist sauberes Wasser. Auch klares Wasser kann viel Nitrat enthalten oder wenig empfindliche Arten aufweisen.
  • Pfeile bedeuten „frisst“. Konsequent als „wird gefressen von“ und als Richtung von Stoff- und Energiefluss einführen.
  • Mehr Nährstoffe sind gut für den See. Nährstoffe fördern zuerst die Algen, und ihr Abbau verbraucht Sauerstoff.
  • Wasserkraft ist ohne Nachteile. Lektion 5 trennt Klimawirkung und Wirkung auf Gewässer.
  • Ein einzelner Messwert sagt alles. Methodenkritik und Wiederholung sind ausdrücklich Teil von NT.9.1.b.

Differenzierung

  • Grundlegend: Bestimmung mit einem Bildschlüssel nur auf Gruppenebene (Steinfliege, Eintagsfliege, Köcherfliege, Bachflohkrebs, Wasserassel, Zuckmücke), Güteklasse ohne Index.
  • Erweitert: Güteindex berechnen, zwei Messstellen statistisch vergleichen, Stellungnahme zu einem Revitalisierungsprojekt aus der eigenen Gemeinde.
  • Sprachbildung: Satzmuster für Bewertungen („Aus Sicht von … spricht für …, dass …“, „Mir ist … wichtiger, weil …“).

Handlungsaspekte

Die Welt wahrnehmen: am Gewässer beobachten und messen. Sich die Welt erschliessen: Zeigerorganismen bestimmen, Daten auswerten, Methoden prüfen. Sich in der Welt orientieren: Einflüsse des Menschen auf Schweizer Gewässer einordnen. In der Welt handeln: Perspektiven vergleichen und eigene Ideen zum Gewässerschutz begründen.

Häufige Fragen

In welchem Schuljahr passt die Reihe?

NT.9 gehört zum Zyklus 3, die Methodenkritik ist ein Orientierungspunkt. Die Reihe ist für das 8. oder 9. Schuljahr gedacht, am besten zwischen Mai und Oktober, wenn eine Exkursion möglich ist.

Geht die Reihe ohne Exkursion?

Ja. Die Lektionen enthalten Beispieldaten für Messungen und Güteindex. Sie können auch Steine und Bachwasser in Eimern ins Schulzimmer bringen und die Tiere am gleichen Tag zurückbringen.

Welches Material brauche ich für die Bachuntersuchung?

Thermometer, Massband, Stoppuhr, weisse Schalen, Pinsel, Becherlupen, einen Kescher und einen Bestimmungsschlüssel. Teststreifen für Nitrat, Phosphat und pH-Wert sind hilfreich, aber nicht zwingend.

Was muss ich rechtlich beachten?

Fischerei und Naturschutz sind kantonal geregelt. In Schutzgebieten brauchen Sie unter Umständen eine Bewilligung, Fische und Krebse werden nicht gefangen. Für Exkursionen ans Wasser gelten die Vorgaben Ihres Kantons und Ihrer Schule.

Quellen

Bildnachweise

Die Vorlage in Ihrem Kurs

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