Vom Einzeller zum Vielzeller

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Mit 3D-Interaktion

2 Zur Bedienung Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung (DVD-Player) oder der Maus (Computer) können Sie Menüpunkte und Buttons ansteuern und mit der OK-Taste bzw. Mausklick starten. Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Um das Arbeitsmaterial zu sichten / auszudrucken, legen Sie die DVD in das Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen den Ordner material. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Bezug zu Lehrplänen und ungsstandards Die Schülerinnen und Schüler gewinnen einen Überblick über die Vielfalt einzelliger und vielzelliger Lebewesen; können den Aufbau eines Pantoffeltierchens skizzieren und seine Lebensweise beschreiben; beschreiben den zellulären Unterschied eines Vielzellers im Gegensatz zum Einzeller; lernen die Strukturmerkmale der Algenkolonie Volvox kennen; erarbeiten sich einen Überblick über die Vielfalt eukaryotischer Algenkolonien und charakterisieren diese; beschreiben die Stabilitätsprobleme bei vielzelligen Pflanzen und Tieren und können entsprechende Lösungsstrategien dazu formulieren und miteinander vergleichen; können den Körperbau eines Süßwasserpolypen skizzieren und die Funktion der Zellen in der Körperwand erklären; vergleichen das innerorganismische Transportsystem ausgewählter Lebewesen miteinander; erklären das Kommunikationssystem in pflanzlichen Organismen; strukturieren visualisierte Inhalte und Texte in den Arbeitsmaterialien; vollziehen den Weg biologischer Erkenntnisgewinnung nach; können die evolutionäre Tendenz der vielzelligen Lebewesen beschreiben; beurteilen die Leistungsfähigkeit des Kommunikationssystems und des Stofftransports; vergleichen die Überlebensstrategien von Ein- und Vielzellern und können daran sachgerecht die Anpassungsfähigkeit an ihren Lebensraum beurteilen; üben sich in Medienkompetenz. 2

3 Zum Inhalt (Film 20 min) Auf unserer Erde gibt es unzählige Lebewesen. Manche bestehen nur aus einer einzigen Zelle, andere hingegen aus Millionen. Im Laufe der Evolution haben sich aus Einzellern vielzellige Organismen entwickelt. Wie diese Entwicklung vonstattengegangen sein könnte, zeigen Mikroskopaufnahmen rezenter Arten. Auch die Frage, ob Ein- oder Vielzelligkeit besser ist, wird im Film thematisiert. Vor- und Nachteile beider Organisations - formen werden gegenübergestellt und diskutiert. Menü Vom Einzeller zum Vielzeller (Filmsequenzen) Vielfalt und Einheitlichkeit der Lebewesen (Filmsequenz 2:40 min) Die Vielfalt der Lebewesen scheint unendlich. Das Pantoffeltierchen besteht zwar nur aus einer einzigen Zelle, bewegt sich aber flink und geschickt fort, nimmt Nahrung auf, erkennt Gefahren und kann sich fortpflanzen. Es zeigt 3

4 somit alle Eigenschaften des Lebendigen. Bei vielzelligen Organismen übernehmen die Zellen unterschiedliche Aufgaben. Dadurch können Vielzeller mehr als Einzeller, jedoch sind ihre Zellen voneinander abhängig. Embryogenese als Beispiel für Evolution (Filmsequenz 1:30 min) Die Vielzeller haben sich mit großer Wahrscheinlichkeit aus eukaryotischen Einzellern entwickelt. Wie genau der Prozess ablief, ist bisher unbekannt. Mögliche Hinweise liefern die Entwicklungsstadien von Embryonen. Rezente Arten als mögliche Übergangsformen (Filmsequenz 5:30 min) Zahlreiche eukaryotische Algen bilden Zellverbände, die vermutlich der erste Schritt Richtung Vielzelligkeit gewesen sind. Anders als beim Vielzeller haben alle Zellen der Einzeller-Kolonien jedoch die gleichen Aufgaben. Bei der Kugel alge Volvox sind die Zellen durch Plasmastränge verbunden, über die sie Nahrungsstoffe austauschen. Das ermöglicht die Versorgung einiger weniger Zellen, die sich zu Ei- oder Samenzellen entwickeln. Die Differenzierung von Körperund Fortpflanzungszellen ermöglicht es den Vielzellern, zahlreiche Herausforderungen zu meistern, bringt aber auch den Tod des Organismus mit sich. 4

5 Herausforderung: Stabilität (Filmsequenz 2:50 min) Eine nackte Zelle aus Plasma und Organellen ist weich und formbar. Um eine gewisse Festigkeit zu erlangen, benötigen Vielzeller versteifende Elemente. Pflanzen verstärken ihre Zellen mit Zellulose und Lignin. Tiere lösen die Herausforderung unter anderem mithilfe ihrer Muskeln und durch ein Innen- oder Außenskelett. Die Schwämme sind die Tiergruppe mit der geringsten Zahl an unterschiedlich differenzierten Zelltypen. Auch sie bilden ein Skelett aus. Herausforderung: Nährstoffversorgung (Filmsequenz 1:50 min) Die Körperwand von Süßwasserpolypen besteht aus nur zwei Zellschichten, die einen inneren Hohlraum umschließen. Dort findet die Verdauung statt. Als bessere Möglichkeit der Versorgung aller Zellen mit Nährstoffen hat sich im Laufe der Evolution der Transport durch Blutsysteme herausgestellt. Herz- und Blutzellen übernehmen den Nährstoff- und Sauerstofftransport zu den Zellen und den Abtransport von Abfallstoffen. Herausforderung: Abgrenzung und Schutz (Filmsequenz 2:10 min) Lebende Zellen müssen beständig Stoffe mit ihrer Umgebung in gelöster Form austauschen. Deshalb muss ihre Oberfläche wasserdurchlässig sein. Einzeller können aus diesem Grund nur in Wasser oder in ständig feuchter Umgebung ein aktives Leben führen. Durch die Entwicklung spezieller Zelltypen und Substanzen ist den Vielzellern der Sprung vom Wasser ans trockene Land gelungen. Herausforderung: Koordination (Filmsequenz 2:40 min) Die einzelnen Zellen einer Pflanze oder eines Tieres kommunizieren über Hormone miteinander. Tierische Zellen haben darüber hinaus eine weitere Art der Kommunikation entwickelt. Über elektrische Impulse werden Informationen in nur wenigen Millisekunden weitergeleitet. Die höchste Ausprägung der Zusammenarbeit von Sinnes-, Nerven- und Muskelzellen finden wir bei den Gliedertieren, vor allem bei den Wirbeltieren. 5

6 Menü Einzeller (er / Grafiken) Übersicht Mikroorganismen (Grafik) Die Grafik gibt eine Übersicht über verschiedene Mikroorganismen. Es wird jeweils ein Beispiel für Viren, Archaeen, Bakterien und Einzeller gezeigt. Einzellige Lebewesen (er, Grafik) Ob Volvox, Glockentierchen oder Pantoffeltierchen. Die Vielfalt an einzelligen Lebewesen ist riesig. Beispielhaft werden diese drei Einzeller vorgestellt. Mögliche Übergangsformen: Kolonien (er) Zellverbände von zwei oder mehr Zellen dürften der erste Schritt zu den vielzelligen Lebewesen gewesen sein. Solche Kolonien können die verschiedensten Formen annehmen. Die er zeigen Kugeln, Fäden, Sterne und die besondere Form der Zackenrädchen. Menü Vielzeller (er / Grafiken) Schwämme: Zellwand (3 Grafiken/) Um Form und Festigkeit zu erhalten, haben die Schwämme ein Skelett aus Kieselsäure und Kalk ausgebildet. Die Grafiken zeigen den Querschnitt durch einen einfachen Schwamm. Deckgewebe, Skelett und Kragengeißelzellen können benannt werden. Die grafische Darstellung kann anschließend mit einer mikroskopischen Aufnahme des Skeletts verglichen werden. Vögel: Knochenbau (Grafik; nur im Arbeitsmaterial) Anhand der Grafik können die Besonderheiten des Knochenbaus von Vögeln erarbeitet werden. So kann verdeutlicht werden, dass unterschiedliche Arten im Laufe der Evolution ganz unterschiedliche Anpassungen entwickelt haben, um sich an die individuellen äußeren Gegebenheiten anzupassen. Süßwasserpolyp: Aussehen () Das zeigt den einfachen Körperbau von Süßwasserpolypen, die lediglich aus zwei Schichten bestehen. Süßwasserpolyp: Zellschichten (Grafik) Die Grafik stellt vereinfacht den Aufbau der inneren und äußeren Zellschichten von Süßwasserpolypen dar. Die Schülerinnen und Schüler können die einzelnen Bestandteile bestimmen und ihre Funktionen nennen. 6

7 Wasserpest: Zellverband (Grafik) Die Grafik zeigt die Anordnung der Zellen im Blatt einer Wasserpest. Sie bilden einen Zellverband. Mikroskopische Aufnahmen vielzelliger Lebewesen (5 er; nur im Arbeitsmaterial) Anhand mehrerer Mikroskopaufnahmen kann die Differenzierung von Zellen in unterschiedliche Zelltypen bei Vielzellern herausgearbeitet werden. Blatt: Zelltypen (Grafik; nur im Arbeitsmaterial) Die zweigeteilte Grafik zeigt zum einen einen Blattquerschnitt unter dem Lichtmikroskop, zum anderen eine vereinfachte Grafik dieses Querschnitts. Die Schülerinnen und Schüler können so die Differenzierung von Zellen in unterschiedliche Zelltypen nachvollziehen. 3D-Interaktion Erforsche den Aufbau von Schwämmen Mithilfe eines 3D-Modells können die Schülerinnen und Schüler den Aufbau von Schwämmen selbstständig erkunden und ihr Wissen den Aufbau dieser vielzelligen Lebewesen erweitern. Neben Infotexten steht auch eine Aufgabe zur Zuordnung der Bestandteile bereit, um das Gelernte zu wiederholen und zu memorieren. Eine Animation zeigt zudem die Strömungen des Wassers durch verschiedene Schwammtypen. 7

8 Didaktische Hinweise Die Produktion ist überwiegend für den Einsatz in der Mittelstufe (Mittel-, Realschule oder Gymnasium) konzipiert. Parallel dazu können die Schülerinnen und Schüler verschiedene Einzeller und Zelltypen von Vielzellern mikroskopisch betrachten. Der Film kann zum einen im Ganzen zur Wiederholung bekannter Lerninhalte gezeigt werden, um bereits vorhandenes Wissen zu aktivieren oder in einen größeren Zusammenhang zu bringen. Die Arbeitsblätter sind chronologisch zum Ablauf des Films konzipiert. Sinnvoll gestaltet es sich, den SuS diese vorher auszuteilen und mit ihnen die Arbeitsaufträge sorgfältig durchzulesen, damit diese dann in Still- oder Partnerarbeit während des Films erfolgreich bearbeitet werden können. Einige Antworten oder er müssen die SuS mithilfe ihrer Biologiebücher bzw. mithilfe des Internets recherchieren. Die Arbeitsaufträge sind vielseitig gestaltet, um bei den SuS die Motivation zu steigern oder aufrechtzuerhalten. Je nachdem welchen Schwerpunkt man wählt, können die Filmsequenzen nochmals unterteilt oder zusammengefasst werden. Der Film kann anhand der bereitgestellten Materialien vollständig aufgearbeitet werden. Es können aber auch einzelne Kapitel unabhängig von den anderen eingesetzt werden. Die Produktion eignet sich für die Vermittlung folgender Lehrplaninhalte: einfache Organisationsstufen von Lebewesen mikroskopische Übungen: einzellige Organismen Arbeitsteilung und Differenzierung: vom Einzeller zum Vielzeller Kommunikationssysteme: Hormonsystem, Nervensystem Entstehung von Geweben und Organen sexuelle Fortpflanzung: Austausch von Erbinformation Nutzung neuer Lebensräume: Übergang vom Wasser- zum Landleben Anpassungen an neue Lebensräume: Stabilisierung, Stofftransport Tendenz in der evolutionären Entwicklung Vorkenntnisse Es sind keine Vorkenntnisse nötig. Grundwissen über die Methode des Mikroskopierens sowie über den Bau und die Vielzahl von Einzellern sind jedoch hilfreich. Begleitend kann die FWU-Produktion Mikroorganismen: Einzeller (Sig. 46/ ) eingesetzt werden. 8

9 Arbeitsmaterial Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROM- Teil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor: Die PDF-Dateien können am Computer direkt ausgefüllt oder ausgedruckt werden. Die Word-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Ordner Didaktische Hinweise Arbeitsblätter (mit Lösungen) Interaktion er / Grafiken Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Materialien Hinweise zum Einsatz des Films, der Sequenzen und der ergänzenden Arbeitsmaterialien 1) Pantoffeltierchen Ein Alleskönner 2) Der Mensch als vielzelliges Lebewesen Zelltypen 3) Koloniebildende Algen Übergangsform zwischen Ein- und Vielzellern? 4) Stabilitätsproblem Zellwände oder Skelett als Lösungsstrategie? 5) Stofftransport Eine logistische Meisterleistung 6) Koordination Evolutive Überlebensstrategie? 7) Einzeller vs. Vielzeller Die Anpassung macht s! 3D-Interaktion: Erforsche den Aufbau von Schwämmen Übersicht Mikroorganismen (Grafik) Einzellige Lebewesen: Volvox, Pantoffeltierchen, Glockentierchen (3 er, 1 Grafik) Mögliche Übergangsformen: Kolonien (4 er) Schwämme: Zellwand (3 Grafiken, 1 ) Vögel: Knochenbau (Grafik) Süßwasserpolyp: Aussehen () Süßwasserpolyp: Zellschichten (Grafik) Wasserpest: Zellverband (Grafik) Mikroskopische Aufnahmen vielzelliger Lebewesen (5 er) Blatt: Zelltypen (Grafik) Filmtext als PDF-Dokument Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien Produktionsangaben zur DVD und zum Film 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Untermenüs Stammbaum der Wirbeltiere Einzeller Vielzeller Arbeitsmaterial Film 20 min Sequenzen Grafik Grafiken/er Grafiken/er Vielfalt und Einheitlichkeit der Lebewesen Embryogenese als Beispiel für Evolution Rezente Arten als mögliche Übergangsformen Herausforderung: Stabilität Herausforderung: Nährstoffversorgung Herausforderung: Abgrenzung und Schutz Herausforderung: Koordination 2:40 min 1:30 min 5:30 min 2:50 min 1:50 min 2:10 min 2:40 min Arbeitsmaterial Didaktische Hinweise 7 Arbeitsblätter 7 Grafiken 16 er 3D-Interaktion Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Einzeller Übersicht Mikroorganismen Grafik Volvox Pantoffeltierchen /Grafik Glockentierchen Mögliche Übergangsformen: Kolonien Kugeln Fäden Sterne Zackenrädchen Vielzeller Schwämme: Zellwand 2 Grafiken Schwämme: Skelett Süßwasserpolyp: Aussehen Süßwasserpolyp: Zellschichten Grafik Wasserpest: Zellverband 10

11 Produktionsangaben (DVD) Produktion FWU Institut für Film und, 2015 DVD-Konzept Christina Lehni DVD-Authoring und Design TV Werk GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film und, 2015 Grafiken Heike Gewehr nachweis Coverbild: micro_photo Fotolia.com Mikroskopische Aufnahmen: Blatt, Spross: Jörg Weiß, Mikroskopisches Kollegium Bonn Epithel, Blutgefäß: Ronald Schulte 3D-Interaktion 3d-bewegungswerkstatt, Gilching Arbeitsmaterial Lisa Klug Matthias Klug Begleitheft Christina Lehni Svenja Weiß Jessica Thomsen Pädagogischer Referent im FWU Daniel Schaub Produktionsangaben zum Film Produktion Richard Albrecht im Auftrag des FWU Institut für Film und, 2015 Buch Richard Albrecht Daniel Schaub Regie, Kamera und Schnitt Richard Albrecht material Dorte Janussen, Carolin Pantke / Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Frankfurt Albert Kok / Wikimedia Commons Ronald Schulte Pixabay Fachberatung Lisa Klug Matthias Klug Sprecher Sebastian Prittwitz Redaktion Daniel Schaub Nur stellen/medienzentren: öv zulässig 2015 FWU Institut für Film und in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Die Entwicklung vom Einzeller zum Vielzeller ist ein faszinierender und komplexer Vorgang der Evolution. Die Produktion zeigt in beeindruckenden Mikroskopaufnahmen anhand rezenter Arten, wie diese Entwicklung vonstattengegangen sein könnte vom Pantoffeltierchen über die Kugelalge Volvox und einfach gebaute Vielzeller, wie die Schwämme oder die Süßwasser polypen, bis hin zu komplexen vielzelligen Organismen. Es wird aber auch deutlich gemacht, dass Vielzelligkeit nicht besser ist als Einzelligkeit, sondern nur eine Alternative mit Vor- und Nachteilen. Im Arbeitsmaterial stehen Arbeitsblätter, eine 3D-Interaktion und weitere ergänzende Unterrichts materialien zur Verfügung. Erscheinungsjahr: 2015 Laufzeit: 20 min Film: 1 Sequenzen: 7 Grafiken / er: 16 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Interaktion: Arbeitsblätter: Adressaten: Unterrichtsmaterialien 3D-Interaktion 7 (mit Lösungen) Allgemeinbildende Schule (Klasse 7-9) Schlagwörter: Algen, Amöben, Angepasstheit, Embryogenese, Eukaryot, Evolution, Fotosynthese, Fortpflanzung, Gliederfüßer, Hohltiere, Körperbau, Lebewesen, Mikrobiologie, Mimose, Nahrungsaufnahme, Nervenzelle, Nesseltiere, Pantoffeltierchen, Reizaufnahme, Schwämme, Sinneszelle, Skelett, Süßwasserpolyp, Volvox, Weichtiere, Wimpertierchen, Wirbellose, Wirbeltiere, Zackenrädchen, Zelle, Zellkolonie, Zellteilung, Zelltyp, Zellverband Systematik: Biologie Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG Allgemeine Biologie Zellenlehre; Evolution Mikroorganismen Pflanzliche und tierische Einzeller Botanik Allgemeine Botanik; Blütenlose Pflanzen Zoologie Allgemeine Zoologie Gestalt und Bau; Fortpflanzung und Entwicklung; Stoffwechsel Ökologie Biodiversität, Artenvielfalt GEMAFREI FWU Institut für Film und in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de