Unterrichtsentwurf anlässlich eines Einzelbesuchs im Fach Naturwissenschaften Klasse 7 Gesamtschule

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1 Unterrichtsentwurf anlässlich eines Einzelbesuchs im Fach Naturwissenschaften Klasse 7 Gesamtschule Thema der Unterrichtseinheit: Kleiden, schmücken, reinigen Thema der Unterrichtsstunde: Warum können Wasserläufer auf dem Wasser laufen? 1. Die Stellung der Stunde in der Unterrichtseinheit Stunde 1/2 3/4 Thema didaktischer Schwerpunkt Methodischer Schwerpunkt Einführung in den Atomund Molekül bau Wasserein Dipol- Molekül Zum Einstieg in die Unterrichtseinheit wird eine kurze PPP (Flecken werden beim Waschen weggezaubert ) gezeigt und die Frage aufgeworfen, was beim Waschen mit dem Schmutz passiert. Es stellt sich anschließend die Frage, warum sich einige Stoffe in Wasser lösen können. Die SuS erkennen, dass zur Beantwortung dieser Frage Kenntnisse vom Aufbau der Materie nötig sind. Daher wird zunächst der Aufbau von Atomen und Molekülen erarbeitet (Schalenmodell). Um die räumliche Struktur des Wassermoleküls zu erarbeiten, kneten die SuS zunächst Wasser-Moleküle nach ihren Vorstellungen, anschließend wird die räumliche Struktur des Wasser-Moleküls (gewinkelt) gemeinsam erarbeitet und durch den Film Atombindung des Wassers (7:20 min) veranschaulicht. Der Atom- und Molekülbau wird wiederholt und anhand von Beispielen geübt. Den SuS wird erklärt, dass die Elektronen in der Elektronenpaarbindung des Wassers ungleich verteilt sind und sich somit Teilladungen ergeben. Aufgrund der gewinkelten Struktur des Wasser-Moleküls besitzt Wasser somit einen positiven und einen negativen Pol (also zwei Pole = Dipol). Das Wasser-Molekül wird mit einem Magneten mit einem positiven und einem negativen Pol verglichen. Anschließend stellen die SuS Hypothesen dazu auf, was passiert, wenn ein negativ aufgeladenes Lineal in die Nähe eines Wasserstrahls gehalten wird. Die Vermutungen werden anschließend durch ein Experiment überprüft. Die Dipol-Eigenschaften des Wasser- - Gruppenarbeit - Arbeiten mit Modellen - Film - Einzelarbeit - S.- Demonstrationsexperiment - Film Lernmöglichkeiten/ Erwartete inhaltsbezogene Kompetenz: Die SuS... - erkennen, dass sich der Schmutz beim Waschen nicht auflöst, sondern, dass dieser im Wasser gelöst wird. - beschreiben den Bau von Atomen aus Protonen, Neutronen und Elektronen und erklären den Schalenaufbau der Atomhülle, indem sie die Bestandteile verschiedener Atome auf einem Arbeitsblatt eintragen. - differenzieren zwischen polaren und unpolaren Atombindungen, indem sie erkennen, dass verschiedene Atome die Elektronen einer Atombindung unterschiedlich stark anziehen können.

2 5/6 7 8/9 10/11 12/13 Wassermoleküle halten zusammen Warum können Wasserläufer auf dem Wasser laufen? Wasser, ein ALLES- Löser? Seife, ein Tensid? - unterscheiden zwischen Atom und Ion, indem sie anhand von NaCl-Kristallen den Aufbau von Ionen kennen lernen und diese mit den Na- und Cl-Atomen vergleichen. - vergleichen Ionenbindung und Atombindung anhand der Beispiele NaCl und H 2 O. - erläutern die Bildung von Ionen durch Elektronenübergänge. - erkennen, dass die Oberflächenspannung des Wassers nicht nur an der Wasseroberfläche, sondern auch an jeder Grenzfläche zu wasserabweisenden Stoffen wirkt und deshalb als Grenzflächenspannung bezeichnet wird. - erkennen, dass Tenside die Grenzflächenspannung herabsetzen. - erkennen, dass Öl in Seifenlösung eine Emulsion bildet. - variieren Reaktionsbedingungen. - wenden Nachweisreaktionen an, indem sie Waschmittelbestandteile nachweisen. Waschmittelein Teamplayer Moleküls werden durch den Film Dipol und Wasserstoffbrückenbindung (6:10 min) vertieft. Die SuS führen in Gruppen an verschiedenen Stationen Experimente zu den Anziehungskräften zwischen Wassermolekülen durch und beantworten Fragen zu den Experimenten. Anschließend werden die Ergebnisse besprochen, dabei wird insbesondere auf die Entstehung der Oberflächenspannung eingegangen. Zur Vertiefung wird der Film Oberflächenspannung des Wassers (6:40 min) gezeigt. siehe Ausarbeitung Den SuS wird gezeigt, dass Wasser nicht in eine fettverschmutzte Faser eindringen kann. Anhand von Experimenten erarbeiten die SuS, dass sich einige Stoffe in Wasser lösen und andere nicht. Das Prinzip Gleiches löst sich in Gleichem bzw. Ähnliches löst sich in Ähnlichem wird entwickelt. Es wird erarbeitet, dass NaCl-Kristalle aus Ionen aufgebaut sind und, dass diese Ionen durch Hydratisierung im Wasser gelöst werden können. Durch den Film Wasser als Lösungsmittel (6:10) wird das Erarbeitete gefestigt. Anhand von SuS-Experimenten (Ölfläschchen unter Wasser) wird die Herabsetzung der Grenzflächenspannung durch Tenside verdeutlicht. Die Wirkungsweise von Tensiden wird erarbeitet. Die SuS sehen sich die Inhaltsstoffe verschiedener Waschmittel an und führen Waschversuche mit verschiedenartig verschmutzten Stoffstücken durch. Die SuS lernen, zusätzlich zu den bisher kennen gelernten Tensiden, weitere Inhaltsstoffe von Waschmitteln (Wasserenthärter, Bleichmittel, Soda, Enzyme und Schauminhibitoren) kennen und weisen diese durch Versuche an Stationen nach. - Stationsarbeit - Film - SuS- Experimente - Film - SuS- Experimente - Stationsarbeit - Die SuS erklären Eigenschaften des Stoffes Wasser anhand geeigneter Bindungsmodelle, indem sie die Anziehungskräfte zwischen den Wasser- Molekülen mit dem Dipol- Charakter der Wasser- Moleküle und den Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wasser- Molekülen erklären. - Die SuS erkennen, dass die Oberflächenspannung des Wassers durch Spülmittelteilchen herabgesetzt werden kann. 14 Ökologi- Die SuS erarbeiten sich in Form eines Gruppen- - Gruppen- -erkennen die negativen

3 sche Auswirkungen durch Waschmittelbestandteile puzzles die negativen Auswirkungen von Waschmittelbestandteilen für die Umwelt. Anschließend wird erarbeitet, wie möglichst umweltschonend gewaschen werden kann. puzzle Auswirkungen von Waschmittelbestandteilen, indem sie Informationstexte lesen und sich ihr Wissen in den Gruppen gegenseitig erklären. 2. Lernausgangslage...Die SuS sind im Fach NW sehr engagiert und bringen ihre Kenntnisse und Fähigkeiten gut in den Unterricht ein. Das Arbeitsverhalten der SuS ist überwiegend als sehr positiv zu bewerten. Es besteht generell eine gute Stammgruppengemeinschaft. Des Weiteren ist der Umgang untereinander respektvoll und die vorgegebenen Regeln werden meistens eingehalten. Die dargelegte Unterrichtsstunde verbindet die bisher vermittelten Kompetenzen aus dem Bereich der Chemie mit solchen der Biologie, indem die SuS erarbeiten wie der Wasserläufer an den Lebensraum Wasseroberfläche angepasst ist. Die SuS haben in den vorangehenden Unterrichtsstunden dieser Unterrichtseinheit die chemischen Eigenschaften des Wasser- Moleküls auf molekularer Ebene erarbeitet. Die Bindungseigenschaften des Wasser-Moleküls wurden genutzt, um die Oberflächenspannung des Wassers zu erklären. Die Angepasstheit der Lebewesen an ihre Lebensbedingungen wurde von den SuS bereits im Rahmen der Unterrichtseinheit Pflanzen in unserem Leben in Jahrgang 5 thematisiert, indem erarbeitet wurde, dass Frühblüher durch ihre Vegetationszeit an den Lebensraum Waldboden angepasst sind. Zudem wurde im Jahrgang 5 im Rahmen der Unterrichtseinheit Menschen leben mit Tieren die Anpassung von Tieren an den Lebensraum Wasser erarbeitet. 3. Erwartete Kompetenzen Kompetenzbereich Fachwissen Die SuS erläutern die Angepasstheit der Lebewesen an ihre Lebensbedingungen, indem sie darlegen und veranschaulichen, dass der Wasserläufer durch seinen besonderen Körperbau (leicht, hintere Beinpaare X-förmig angeordnet, lange Füße, wasserabweisende Schutzschicht) ideal an das Leben auf der Wasseroberfläche angepasst ist (Vorteil während der Evolution!). Die SuS beschreiben, dass Individuen einer Art sich in ihren Merkmalen unterscheiden, indem sie beschreiben, dass einige Wasserläufer vollständig ausgebildete Flügel haben, während diese bei anderen Tieren unvollständig ausgebildet sind oder fehlen.

4 Die SuS beschreiben die Folgen menschlichen Handelns auf die Entwicklung in einem Ökosystem, indem sie die Folgen der Umweltverschmutzung durch den Menschen (z.b. durch Waschmittelrückstände) auf den Lebensraum Wasseroberfläche beschreiben (hier: Tenside zerstören die Oberflächenspannung). Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung Die SuS beobachten Naturobjekte nach ausgewählten Kriterien, indem sie beobachten, wie ein Wasserläufer auf einen vibrierenden bzw. auf einen ruhigen Draht reagiert und dies mit seiner Fähigkeit Beutetiere aufzuspüren in Zusammenhang bringen. Die SuS formulieren Fragen und Hypothesen zu biologischen Sachverhalten, indem Vermutungen darüber anstellen, warum gerade der Wasserläufer auf dem Wasser laufen kann. Kompetenzbereich Kommunikation Die SuS treffen selbstständig Absprachen, indem sie für die Gruppenarbeit allen Gruppenmitgliedern eine spezifische Rolle zuweisen. Die SuS kommunizieren fachbezogen miteinander in Gruppen, indem sie im Gespräch argumentativ auf Beiträge anderer eingehen.

5 4. Geplanter Unterrichtsverlauf Zeit Phase Geplantes Lehrerverhalten Erwartetes Schülerverhalten Sozialform Medien Begrüßung - LA begrüßt SuS und stellt den Besuch vor. - SuS begrüßen die LA, Frau Bröermann und UG Frau Ratke Einstieg Stiller Impuls PPP (M1), Beamer Erarbeitung - LA zeigt das Bild eines Wasserläufers und das von ertrunkenen Wespen (M1). - LA wartet Reaktionen der SuS ab. Falls keine S.-Äußerungen kommen, fordert sie die SuS auf die beiden Bilder zu vergleichen. - LA fragt, wie die Frage für diese Stunde lauten könnte. - Damit die SuS einen bewegten Wasserläufer zu sehen bekommen, zeigt die LA einen Film (1:40 min) und gibt den SuS den Auftrag, sich genau anzusehen, wie der Wasserläufer gebaut ist. - LA gibt den SuS die Aufgabe in Gruppenarbeit (TGs) Vermutungen darüber anzustellen, warum gerade der Wasserläufer auf dem Wasser laufen kann. - LA fragt, was die SuS vermuten. - LA sammelt die Hypothesen an der Tafel (Stichpunkte). - LA erklärt den Arbeitsauftrag und die Art der Gruppenbildung (TG-Gruppen ohne I-Kinder, eine I-Gruppe) und bittet die SuS mit dem Bearbeiten des Arbeitsmaterials zu beginnen. - LA steht für Fragen und Hilfe zur Verfügung. - SuS: Das ist ein Wasserläufer., Der Wasserläufer kann auf dem Wasser laufen. Die Wespen sehen tot aus. Evtl. stellen die SuS einen Bezug zur vorangegangenen Stunde her und sagen, dass der Wasserläufer aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers auf dem Wasser laufen kann. - SuS: Warum kann gerade der Wasserläufer auf dem Wasser laufen?, Was ist das Besondere am Wasserläufer? - Die SuS sehen den Film an und achten dabei auf den Körperbau des Wasserläufers. - Die SuS stellen in der TG Vermutungen zur Aufgabenstellung an. - SuS stellen ihre Vermutungen vor. Evtl. Der Wasserläufer ist sehr leicht, Der Wasserläufer hat lange Füße. - SuS lesen die Informationstexte (jede Gruppe bekommt anderes Material), beantworten die gestellten Fragen und bereiten sich auf eine kurze Präsentation (2-3 min) vor (Stichpunkte/kurze Sätze auf Folie/Karteikarten). Außerdem überlegen sich die S. eine Frage, die sie an die Zuhörer stellen können, wenn diese keine Fragen UG Gruppenarbeit UG Gruppenarbeit Tafel Film, Beamer Tafel Hypothesenbildung Informationstexte Folien/Karteikarten

6 Zeitliche Differenzierung I haben bzw. noch Zeit zur Verfügung steht. - SuS bearbeiten das Zusatzmaterial. Gruppenarbeit Informationstexte Ergebnissicherung/ Vertiefung Zeitliche Differenzierung II - LA gibt den Gruppen, die mit der Bearbeitung des Arbeitsmaterials fertig sind, zusätzliches Material (Informationstext einer anderen Gruppe). - LA bittet die einzelnen Gruppen ihre Ergebnisse vorzustellen. - LA sammelt die Stichpunkte ein*. - LA fragt, wie die Frage der Stunde zu beantworten ist. - LA fragt, ob die dazu erstellten Hypothesen zutreffen. - LA fordert eine/einen S. auf das Experiment mit dem Wasserläufer vorzuführen. - LA zeigt einen kurzen Filmausschnitt zur Ernährungsweise des Wasserläufers. - Die SuS stellen die Kernaussagen ihrer Informationstexte anhand von Stichpunkten (auf Folie/Karteikarten) vor. Anschließend können die Zuhörer Fragen stellen und die Gruppe stellt ihre ausgearbeitete Frage. Insgesamt soll die Zeit für Präsentation und Fragen pro Gruppe etwa 3 min betragen. - SuS beantworten die Frage. - SuS überprüfen, ob die Hypothesen zutreffen. - SuS betrachten den Wasserläufer, das Experiment wird noch mal für alle SuS gezeigt. - SuS sehen den Filmausschnitt an LA verabschiedet sich. - SuS verabschieden sich. Verwendete Abkürzungen: LA: Lehreranwärterin S: Schülerin / Schüler SuS: Schülerin(nen) und Schüler UG: Unterrichtsgespräch TG: Tischgruppe S.-Vortrag UG Demonstrationsexperiment Folie Film *Die Stichpunkte werden von der LA eingesammelt, abgetippt und den SuS in der darauffolgenden Stunde ausgehändigt. Einen Entwurf für eine solche Zusammenfassung (aus dem auch hervorgeht, was die SuS in etwa erarbeiten sollen) zeigt M2.

7 5. Literatur 1. Asselborn W., Jäckel M., Risch K. T. et al. (2007). Chemie heute, SI Gesamtband, Schroedel, Hannover. 2. Gao X., Jiang A.L. (2004). Biophysics: Water-repellent legs of water striders. Nature (432) Green N., Green K. (2009). Kooperatives Lernen im Klassenraum und im Kollegium. Klett Kallmeyer, Seelze-Velber. 4. Häusler K., Pavenzinger W. (1992). Unterricht Chemie, Band 1: Säuren und Basen, Aulis Verlag Deubner & Co KG, Köln. 5. Wagner G. et al. (2001). Rund um die Waschmittel, Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, Heft 63, Kassel. 6. Niedersächsisches Kultusministerium (2007): Kerncurriculum für das Gymnasium, Schuljahrgänge 5 10, Naturwissenschaften. Hannover. 7. Niedersächsisches Kultusministerium (2004): Rahmenrichtlinien für die Integrierte Gesamtschule, Schuljahrgänge 5 10, Naturwissenschaften. Hannover. 8. Niedersächsisches Kultusministerium (2007): Kerncurriculum für die Realschule, Schuljahrgänge 5 10, Naturwissenschaften. Hannover. Internet: 9. (Fachinformation der Georg- Christoph-Lichtenberg Gesamtschule Göttingen, Fachbereich: Naturwissenschaften, Jahrgang 7, Stand: Sept. 2009) Wasserlaeufer.html Film: 17. FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH und StMUGV Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz (2006). Wasserläufer & Co. Kleintiere im Teich. Grünwald und München. 6. Anhang M1: Informationstexte für die Gruppenarbeit M2: Entwurf für eine Zusammenfassung der Präsentationen. Dieser zeigt auch, was die SuS in etwa erarbeiten sollen. M3: Regeln für die Gruppenarbeit

8 M1: Wie besiedelt der Wasserläufer neue Lebensräume? Wasserläufer sind Insekten und der Unterordnung der Wanzen zuzuordnen. Allein in Europa gibt es 16 verschiedene Arten. Sie besiedeln einen ungewöhnlichen Lebensraum: die Grenze zwischen Luft und Wasser, die Wasseroberfläche. Meist leben sie in größeren Gruppen und bevorzugen stehende Gewässer. Betrachte die Flügel der abgebildeten Wasserläufer. Was fällt dir auf? Wasserläufer besiedeln kleine Stillgewässer, wie Teiche, Tümpel oder auch Pfützen. Durch ihre Flugfähigkeit werden auch neue Teiche nach wenigen Tagen besiedelt. Im Frühjahr gehören die Wasserläufer zu den ersten Insekten, welche in der Natur anzutreffen sind. Die Wasserläufer sind in Europa sehr verbreitet und häufig anzutreffen. Die Flügel der verschiedenen Arten sind unterschiedlich gut entwickelt. Sogar innerhalb der gleichen Art gibt es Tiere mit fehlenden, verkümmerten oder gut ausgebildeten Flügeln. Deren Ausbildung hängt mit der Stärke des Lichteinfalls während der Entwicklung der Larven zusammen. Nur die Tiere mit voll entwickelten Flügeln können fliegen. Wasserläufer können sich bis zu zweimal im Jahr paaren. Die Paarung findet auf dem Wasser statt, auch hierbei sinken die Wasserläufer nicht ein, obwohl sich das Männchen auf das Weibchen legt. Die Eier werden im Laufe der nächsten Wochen an Pflanzen knapp unter der Wasseroberfläche befestigt. Die aus den Eiern schlüpfenden Larven leben auch auf der Wasseroberfläche. Die Entwicklung vom Ei bis zur ausgewachsenen Wanze dauert ca. 3 Monate. Wasserläufer werden etwa 8 Monate alt und sind ganzjährig anzutreffen, im Winter verstecken sie sich unter Laub oder ähnlichem. Erklärt, welche Wasserläufer neue Lebensräume besiedeln können und wie sich Wasserläufer fortpflanzen. Überlegt euch eine Frage, die ihr euren Zuhörern stellen könnt.

9 M1: Wie besiedelt der Wasserläufer neue Lebensräume? Wasserläufer sind Insekten und der Unterordnung der Wanzen zuzuordnen. Allein in Europa gibt es 16 verschiedene Arten. Sie besiedeln einen ungewöhnlichen Lebensraum: die Grenze zwischen Luft und Wasser, die Wasseroberfläche. Meist leben sie in größeren Gruppen und bevorzugen stehende Gewässer. Betrachte die Flügel der abgebildeten Wasserläufer. Was fällt dir auf? Wasserläufer besiedeln kleine Stillgewässer, wie Teiche, Tümpel oder auch Pfützen. Durch ihre Flugfähigkeit werden auch neue Teiche nach wenigen Tagen besiedelt. Im Frühjahr gehören die Wasserläufer zu den ersten Insekten, welche in der Natur anzutreffen sind. Die Wasserläufer sind in Europa sehr verbreitet und häufig anzutreffen. Die Flügel der verschiedenen Arten sind unterschiedlich gut entwickelt. Sogar innerhalb der gleichen Art gibt es Tiere mit fehlenden, verkümmerten oder gut ausgebildeten Flügeln. Deren Ausbildung hängt mit der Stärke des Lichteinfalls während der Entwicklung der Larven zusammen. Nur die Tiere mit voll entwickelten Flügeln können fliegen. Wasserläufer können sich bis zu zweimal im Jahr paaren. Die Paarung findet auf dem Wasser statt, auch hierbei sinken die Wasserläufer nicht ein, obwohl sich das Männchen auf das Weibchen legt. Die Eier werden im Laufe der nächsten Wochen an Pflanzen knapp unter der Wasseroberfläche befestigt. Die aus den Eiern schlüpfenden Larven leben auch auf der Wasseroberfläche. Die Entwicklung vom Ei bis zur ausgewachsenen Wanze dauert ca. 3 Monate. Wasserläufer werden etwa 8 Monate alt und sind ganzjährig anzutreffen, im Winter verstecken sie sich unter Laub oder ähnlichem. Erklärt, welche Wasserläufer neue Lebensräume besiedeln können und wie sich Wasserläufer fortpflanzen. Überlegt euch eine Frage, die ihr euren Zuhörern stellen könnt.

10 Warum geht der Wasserläufer nicht unter? Sieh dir die abgebildeten Wasserläufer genau an und beantworte folgende Fragen: Wie viele Beine hat der Wasserläufer? Sind alle Beine gleich lang? Der Wasserläufer ist ein Ultra-Leichtgewicht. Außerdem hat er eine extrem wasserabweisende Schutzschicht. Doch das allein erklärt noch nicht, warum er sich über Wasser halten kann. Entscheidend ist eine spezielle Eigenschaft des Wassers. An der Wasseroberfläche halten Wassermoleküle besonders stark zusammen. Das nennt man Oberflächenspannung. Würde der Wasserläufer allerdings mit spitzen Beinen unterwegs sein, wäre sein Gewicht auf relativ wenige Moleküle verteilt. Zuviel für die Oberflächenspannung des Wassers. Er würde die Wasseroberfläche durchstoßen und ertrinken. Der Trick: das Gewicht auf eine größere Wasserfläche verteilen. Dies erreichen die Wasserläufer, indem sie die hinteren zwei Beinpaare, die sehr lang und dünn sind, X-förmig anordnen und so das Gewicht des Tieres optimal auf die Wasseroberfläche verteilen. Die Oberfläche gibt zwar etwas nach, aber sie reißt nicht. Die Kräfte der Oberflächenspannung tragen das Insekt. Die langen Füße ermöglichen es Wasserläufern, mit beachtlicher Geschwindigkeit übers Wasser zu jagen. Haben sie Beute erspäht, bewegen sie sich hauptsächlich mit den Mittelbeinen in Richtung Ziel. Die Hinterbeine dienen als Steuer. Mit den Vorderbeinen greifen sie ihre Opfer. Erkläre, warum der Wasserläufer im Gegensatz zu den meisten anderen Insekten auf der Wasseroberfläche laufen kann. Überlegt euch eine Frage, die ihr euren Zuhörern stellen könnt.

11 Warum sind die Beine des Wasserläufers so extrem wasserabweisend? a a) Die Abbildung zeigt einen extrem vergrößerten Ausschnitt aus einem Bein eines Wasserläufers. Es ist zu sehen, dass die Beine des Wasserläufers mit vielen winzigen Härchen überzogen sind. b) Die Abbildung zeigt ein extrem vergrößertes Härchen am Bein eines Wasserläufers. Diese Härchen weisen Rillen auf, in denen sich vermutlich Luft befindet. Federleicht huschen sie über das Wasser es ist faszinierend ihren flinken, ruckartigen Bewegungen zuzusehen: Die zu den Wanzen zählenden Wasserläufer schweben scheinbar schwerelos auf der Wasseroberfläche. Dabei profitieren sie von der Oberflächenspannung des Wassers. Immerhin bis zu 4,4 mm beträgt die Einsinktiefe und es wird eine bis zu dreihundertfache Wassermenge des Fußvolumens verdrängt. Zwei chinesische Forscher sind der Technik, die dieser Fähigkeit zugrunde liegt, auf die Spur gekommen. Demnach ermöglichen feine, nadelförmge Härchen an den Füßen die Bildung winziger Luftkissen unter den Füßen. Diese Härchen sind durchschnittlich 50 Mikrometer (0,05 mm) lang und 0,5 3 Mikrometer (0,0005 0,003 mm) dick und stehen etwa 20 Grad vom Fuß ab. Auf der Oberfläche dieser feinen Borsten befinden sich winzige Furchen. Darin vermuten die beiden Forscher winzige Luftbläschen, welche Luftkissen bilden, die die Benetzung des Fußes mit Wasser verhindern. Diese Erkenntnisse könnten helfen, wasserabweisende Materialien zu entwickeln bzw. zu verbessern: Einmal mehr bietet sich die Natur als Lehrmeister für die Technik an. Erkläre, warum die Füße des Wasserläufers extrem wasserabweisend sind. Wo könnte sich der Mensch diese Erkenntnis zu Nutze machen? Überlegt euch eine Frage, die ihr euren Zuhörern stellen könnt. b

12 Wie spürt der Wasserläufer seine Beute auf? Wasserläufer ernähren sich von kleinen Insekten, welche ins Wasser gefallen sind und hilflos darin zappeln. Auf diese Bewegungen reagieren die Wasserläufer. Sie können die Bewegungen mit ihren Beinen wahrnehmen und nähern sich dann auf dem Wasser schnell den Opfern. Sie ergreifen die Beutetiere mit ihren kurzen Vorderbeinen (Foto). Anschließend verspeist der Wasserläufer die Beutetiere indem er sie mit seinem Rüssel aussaugt. Dabei können viele Wasserläufer gleichzeitig an einem Beutetier zu finden sein. Versuch Material: Aquarium, Wasserläufer, Stimmgabel, dünner Draht Durchführung: Befestige die Enden eines dünnen Drahtes an den Zinken einer Stimmgabel. Damit kannst du die Vibrationen des Wassers durch ein Beutetier simulieren. Überprüfe das Verhalten des Wasserläufers bei eingetauchtem ruhigem und bei eingetauchtem vibrierendem Draht. Beantworte folgende Fragen: Wovon ernähren sich Wasserläufer? Wie spüren sie ihre Beute auf? Wie ergreifen sie die Beute? Wie essen Wasserläufer? Erklärt euren Mitschülerinnen und Mitschülern, wie sich Wasserläufer ernähren und berichtet von dem Versuch. Überlegt euch eine Frage, die ihr euren Zuhörern stellen könnt.

13 Der Untergang des Wasserläufers Federleicht huschen sie über das Wasser es ist faszinierend ihren flinken, ruckartigen Bewegungen zuzusehen: Die zu den Wanzen zählenden Wasserläufer schweben scheinbar schwerelos auf der Wasseroberfläche. Dabei profitieren sie von der Oberflächenspannung des Wassers. Wenn Öle und Chemikalien in Teiche und Bäche geraten, hat das ganz schnell schlimme Folgen für Tiere und Pflanzen. Das bekommt nicht nur der Wasserläufer zu spüren. Zum Beispiel kann durch Spülmittel oder Waschmittel die Oberflächenspannung des Wassers zerstört werden, weil sich Seifenmoleküle zwischen die Wassermoleküle drängen. Sogar das superleichte Insekt kann dadurch untergehen. Im Ernstfall hilft da nur noch ein sicherer Rastplatz. Erklärt, warum Wasserläufer untergehen, wenn Spül- oder Waschmittel in Gewässer gelangen? Denkt dabei auch an die letzte Stunde und erklärt, wie Seifenmoleküle auf Wasser wirken. Überlegt euch eine Frage, die ihr euren Zuhörern stellen könnt.

14 M2: Wie besiedelt der Wasserläufer neue Lebensräume? Wasserläufer können gut ausgebildete, verkümmerte oder keine Flügel haben Tiere mit gut ausgebildeten Flügeln können fliegen und neue Gewässer besiedeln Paarung: bis zu 2x im Jahr, auf der Wasseroberfläche legen Eier an Pflanzenteile Warum geht der Wasserläufer nicht unter? Wasserläufer sind sehr leicht wasserabweisende Schutzschicht nutzt die Oberflächenspannung verteilen ihr Gewicht auf eine große Wasserfläche (hintere Beinpaare X-förmig angeordnet, lange Füße) Warum sind die Beine des Wasserläufers so extrem wasserabweisend? feine, nadelförmige Härchen an den Füßen die Härchen weisen winzige Furchen auf in den Furchen sind vermutlich winzige Luftbläschen die Luftbläschen bilden Luftkissen die Füße bleiben trocken Wie spürt der Wasserläufer seine Beute auf? ernähren sich von kleinen Insekten können Bewegungen (zappelnde Insekten) mit den Beinen wahrnehmen greifen Beutetiere mit den Vorderbeinen saugen Beutetiere aus Die SuS berichten vom Versuch. Der Untergang des Wasserläufers Öle und Chemikalien zerstören die Oberflächenspannung des Wassers, indem sie sich mit ihrem hydrophilen Ende zwischen die Wassermoleküle drängen und die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wasser-Molekülen verhindern. Wasserläufer gehen unter, wenn die Oberflächenspannung zerstört ist.