Lebensraum Fließgewässer wir untersuchen einen Bach

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1 1 von 44 Lebensraum Fließgewässer wir untersuchen einen Bach Christiane Fleischer, Bonn Nie werde ich den Tag vergessen, als meine Schüler mit Gummistiefeln im Bach standen und voller Überzeugung sagten: Hier gibt es keine Tiere! und ihre Begeisterung, als wir einen Stein umdrehten, den Kescher ins Wasser hielten und es plötzlich nur so zappelte. In dieser Unterrichtsreihe werden die häuig wenig beachteten, aber lebensnotwendigen Fließgewässer genauer unter die Lupe genommen. Die Schüler lernen zunächst den Nutzen, die Längsgliederung und die Bewohner von Flüssen kennen, bevor sie den Abschnitt eines Baches biologisch, physikalisch und chemisch untersuchen. Die Schüler sollen Flüsse und Bäche als wichtige, gefährdete Lebensräume kennenlernen. Diese eigene praktische Erfahrung soll zu einem verantwortungsvollen Umgang mit der Umwelt motivieren. Bäche und Flüsse sind wichtige Lebensräume für Planzen und Tiere. Wie geht es dem Bach oder Fluss vor unserer Tür? Foto: C. Fleischer Checklisten und Tipps zur Exkursion an ein Fließgewässer! Das Wichtigste auf einen Blick Klassen: 9/10 Dauer: 12 Stunden Kompetenzen: Die Schüler lernen Flüsse als wichtigen Lebensraum für Planzen und Tiere kennen. untersuchen eine Wasserprobe chemisch und einen Gewässerabschnitt chemisch, physikalisch und biologisch. bestimmen die Gewässergüte. lernen den Einluss des Menschen auf das Ökosystem Fluss kennen. Aus dem Inhalt: Welchen Nutzen und welche Bedeutung haben Fließgewässer? die großen Flüsse und Seen Deutschlands ein Gruppenpuzzle zur Gliederung eines Flusses und den angrenzenden Auwäldern praktische Untersuchung eines nahegelegenen Baches Beteiligte Fächer: Biologie Chemie und Geograie Physik Anteil hoch mittel gering

2 11 von 44 Welche Bedeutung von Flüssen kennst du? M 1 Flüsse erfüllen viele unterschiedliche und meist lebenswichtige n im komplexen Gefüge der Natur für Mensch, Tier und Planze gleichermaßen. Betrachten wir diese n nun etwas genauer Flora und Fauna Flüsse und Bäche gehören mit ihren Auen zu den artenreichsten Ökosystemen Mitteleuropas. Viele seltene und vom Aussterben bedrohte Tier- und Planzenarten inden hier einen einzigartigen Lebensraum. Dazu gehören unter vielen anderen zum Beispiel die Fischotter oder die Eisvögel. Sie sind in Deutschland nur noch sehr selten anzutreffen. Der Mensch und der Fluss Betrachtet man zum Beispiel Landkarten, so fällt auf, dass sich die meisten Dörfer und Städte am Wasser beinden. Bereits die ersten Siedler bauten in den Tälern großer Ströme. Die Flüsse wurden als Nahrungsquelle genutzt. Das Wasser war zum Trinken, Kochen und für die Wäsche notwendig. Die Böden an Flussufern sind häuig sehr fruchtbar und das Klima mild. Sie bieten so ideale Bedingungen für die Landwirtschaft. Das Wasser wurde aber auch als Antriebsmittel für Mühlen und Sägewerke, für Pumpen in Bergwerken etc. genutzt. Gerber, Färber und Papiermacher nutzen das Wasser zum Lösen, Mischen und Trennen im Produktionsprozess selbst. Schiffe wurden bereits frühzeitig genutzt, um Materialien und Personen zu transportieren. Auch heute noch spielen Flüsse als Transportwege eine wichtige Rolle. Sie dienen außerdem der Stromerzeugung durch Wasserkraftwerke oder der Kühlung von Wärmekraftwerken. Auch Trinkwasser wird unter anderem aus Quellwasser und aus dem Oberlächenwasser von Flüssen gewonnen. Viele Menschen nutzen Flüsse zur Erholung und Freizeitgestaltung (Baden, Segeln, Angeln, Tauchen, Auslugsschifffahrt, Motorwassersport, Wildwasserrafting, Canyoning, Wasserwandern, Windsuring). Flüsse prägen viele Landschaften. Welche Bedeutung haben die Flüsse? Lies dir den Text gründlich durch und sieh dir die Abbildung an. Finde dann sieben Kategorien für die Nutzung von Flüssen. Ordne anschließend alle im Text genannten Nutzungsmöglichkeiten den verschiedenen Kategorien zu. Welche Probleme können sich aus der vielfältigen Nutzung ergeben?

3 14 von 44 Lebensraum Fließgewässer (Klassen 9/10) Unsere Umwelt Beitrag 2 VI M 3 Ein Fluss hat viele Gesichter der Oberlauf Schauen wir uns einen Fluss doch mal etwas genauer an. Wo entspringt er und wie verändert er sich in seinem Verlauf? Die verschiedenen Abschnitte lassen sich anhand ihrer typischen Bewohner und ihrer speziellen Eigenschaften voneinander unterscheiden Der Oberlauf Alle Flüsse entspringen in den Bergen aus einer Quelle (an der Oberläche austretendes Grundwasser) oder schmelzendem Schnee. Ihr Wasser ist klar und kalt. Die Temperatur beträgt das ganze Jahr zwischen 5 und 10 C. Bergbäche besitzen meist ein starkes Gefälle und somit eine hohe Fließgeschwindigkeit. Durch starke Erosion (Abtragung von Verwitterungsmaterial) entstehen im Laufe der Zeit enge Täler mit einer schmalen Sohle. Der Verlauf ist mehr oder weniger gestreckt. Überall gibt es Strudel und kleine Wasserfälle. So wird ständig Luft ins Wasser gewirbelt und die Sauerstoffkonzentration ist dementsprechend sehr hoch. Der Untergrund besteht aus Steinen und Kies. Sand und feineres Sediment werden von der Strömung mitgerissen. Die starke Strömung macht das Wachstum höherer Planzen fast unmöglich. Lediglich Grün- und Kieselalgen kommen als Aufwuchs von Steinen vor und dienen Kleintieren wie Bachlohkrebsen, Eintagsliegen- und Köcherliegenlarven als Nahrung. Laub, das von Bäumen und Sträuchern ins Wasser fällt, dient den Wirbellosen ebenfalls als Futter. oder auch Forellenregion Bergbäche besitzen meist ein starkes Gefälle. In diesem Gebiet leben bevorzugt Forellen, daher spricht man auch von der sogenannten Forellenregion. Groppen und Elritzen kommen zusätzlich als Begleitische vor. Forellen haben einen spindelförmigen Körper und kräftige Flossen. Sie ernähren sich räuberisch von Insekten, deren Larven und kleinen Fischen. Forellen benötigen zum Leben sehr sauberes, sauerstoffreiches Wasser. Direkt an der Quelle kommen keine Fische vor. Die selten gewordenen Feuersalamander inden an Oberläufen von Bächen und Flüssen in Laubwaldregionen ideale Lebensbedingungen. Foto: Thinkstockphotos.com Für die Expertengruppe Lest euch den Text zunächst alleine gründlich durch und notiert euch in Stichpunkten die Merkmale der beschriebenen Region. Vergleicht eure Stichpunkte und einigt euch auf die wesentlichen Merkmale. Für die gemischte Gruppe Jedes Gruppenmitglied stellt zunächst seine Region vor. Zeichnet gemeinsam die Längsgliederung eines Flusses auf ein Plakat. Notiert die Merkmale aller Abschnitte auf dem Plakat und in eurem Heft. Zusatzaufgabe: Erklärt, warum Forellen, Brachsen und Flundern mit ihrem Körperbau ideal an ihre Lebensräume angepasst sind.

4 21 von 44 Sauerstoffgehalt, ph-wert und Co. wir analysieren eine Wasserprobe M 7 Für die Wasserqualität sind unterschiedliche Parameter wichtig. Um diese genauer zu bestimmen, gibt es jeweils unterschiedliche Hilfsmittel. Die Untersuchungsmaterialien, die ihr zur Bestimmung braucht, sind an sechs Stationen aufgebaut. Informiert euch an jeder Station zunächst, warum der Parameter wichtig ist, und untersucht anschließend die Wasserprobe. Geht genau nach Anleitung vor und notiert euch eure Untersuchungsergebnisse im Heft! Räumt den Arbeitsplatz auf, bevor ihr zur nächsten freien Station geht. Was ihr zuerst untersuchen wollt, bleibt euch überlassen Vorsicht beim Umgang mit den Chemikalien! Berührungen mit Augen, Haut und Kleidung vermeiden. Während der Untersuchung darf nicht gegessen oder getrunken werden. Wascht am Ende der Untersuchung eure Finger gründlich mit Seife. Gießt die Chemikalienreste nach der Analyse in die dafür vorgesehenen Sammelbehälter. Station 1: Nitrat (NO 3- ) und Ammonium (NH 4+ ) Organische Verschmutzungen, wie z. B. tote Planzen, Tiere oder Fäkalien, werden von Bakterien über Ammonium zu Nitrat abgebaut. In natürlichen Seen und Flüssen indet man Nitratgehalte um 5 mg/l und Ammoniumgehalte unter 0,05 mg/l. Erhöhte Werte sind meist auf die Einleitung von Abwässern oder den Eintrag von Dünger oder Gülle von nahegelegenen Feldern zurückzuführen. Nitrat kann außerdem mit dem Regen (durch in die Luft gelangte Abgase) in die Gewässer gelangen. Die Gülle gelangt von den Feldern in die Gewässer. Nitrat und Ammonium wirken als Dünger und führen so zu einem vermehrten Planzenwachstum im Gewässer. Wenn die Planzen sterben, wird viel Sauerstoff für die Zersetzung benötigt und es kommt zu Sauerstoffmangel. Ab einer Konzentration von 80 mg/l Nitrat oder 1 mg/l Ammonium kann es zum Fischsterben kommen. Bestimmt und notiert den Nitrat- und Ammoniumgehalt eurer Gewässerprobe! Haltet euch an die Anleitungen und schaut euch genau an, mit welchen Chemikalien ihr arbeitet und wo ihr besonders vorsichtig sein müsst! Foto: Thinkstockphotos.com Station 2: Der ph-wert Der ph-wert beschreibt die Konzentration des Wasserstoffs (H + ) im Gewässer. Reines Wasser enthält die gleiche Konzentration an Protonen (H + ) und Hydroxid-Ionen (OH - ). Man bezeichnet reines Wasser als neutral und ordnet ihm den ph-wert 7 zu. Saubere natürliche Gewässer besitzen normalerweise einen ph-wert zwischen 6 und 8. Gelangen Säuren aus der Industrie Bestimmung des ph-wertes oder durch sauren Regen ins Gewässer, so sinkt der ph-wert mit Indikatorpapier. unter 7. Höhere ph-werte lassen auf organische Verschmutzungen (Fäkalien, tote Planzen und Tiere) schließen. Als kritisch gelten ph-werte unter 5 und über 9. Bei diesen Werten ist kein höheres Leben mehr möglich. Bestimmt den ph-wert mit dem Indikatorpapier. Beachtet die Packungsanleitung. Notiert euch das Ergebnis. Welchen ph-wert haben Leitungswasser, Sprudel oder Spülwasser? Foto: istockphoto

5 VI 27 von 44 Gewässergütekarten Deutschlands von 1975 und 2000 Quelle: Umweltbundesamt Quelle: Umweltbundesamt Gewässergütekarte Deutschlands von 1975 Gewässergütekarte Deutschlands von 2000

6 31 von 44 Jetzt geht s ans Wasser! Ein Fließgewässerabschnitt im Fokus M 10 Wir können ein Gewässer auch nach anderen Gesichtspunkten, als der Wasserqualität beurteilen. Können uns dabei vielleicht physikalische Eigenschaften weiterhelfen? Wie breit und tief ist eigentlich unser Untersuchungsobjekt an der von uns gewählten Stelle? Das benötigt ihr Gummistiefel Schreibsachen ein weißes Blatt Papier (DIN A4) Checkliste M 11 Zollstock Stoppuhr Kreidestaub Meyer sche Schöpflasche 4 Marmeladengläser (200 ml) mit Deckel Leitungswasser n 1. Beschreibt mithilfe der folgenden Checkliste den Abschnitt des Fließgewässers. Führt hierzu folgende physikalische Untersuchungen durch. a) Messt die Gewässerbreite und die Tiefe möglichst in der Mitte des Gewässers mithilfe des Zollstockes. b) Um die Strömungsgeschwindigkeit zu messen, müsst ihr eine Strecke von 10 m festlegen. Eine Person stellt sich an den Start und eine andere ans Ende. Auf ein bestimmtes Kommando wird die Zeit gestoppt und die Startperson wirft Blätter oder Kreidestaub ins Wasser. Die Person am Streckenende signalisiert, wenn die Blätter oder der Kreidestaub bei ihr angekommen sind. Kreidestaub hat den Vorteil, dass nicht nur die Strömung an der Oberläche gemessen wird. c) Entnehmt zur Bestimmung der Trübung möglichst aus der Mitte des Gewässers mit Hilfe der Meyer schen Schöpflasche drei Wasserproben (von der Oberläche, aus einem Meter Tiefe und kurz über dem Grund). Füllt jeweils ein Marmeladenglas mit den Proben und das vierte Glas mit Leitungswasser. Stellt die Proben nebeneinander auf ein weißes Blatt Papier und vergleicht die Trübung. d) Verschließt nun die Gläser mit den Wasserproben und schüttelt diese kräftig. Öffnet den Deckel und macht eine Geruchsprobe. Bestimmt auch die Art des Geruches (siehe M 11). Hinweis: In der Checkliste M 11 indet ihr den Begriff Silage. Dies bezeichnet durch Gärung konserviertes Grünfutter, das man auf Bauernhöfen in einem Silo indet. 2. Bestimmt nun mithilfe der Tabelle rechts die Natürlichkeit des untersuchten Gewässerabschnittes. Zählt dazu die Punkte hinter euren Kreuzen zusammen. Beachtet: Einige Eigenschaften geben keine Punkte. Punktezahl Grad der Natürlichkeit > 80 natürlich naturnah wenig naturnah belastet, naturfern 19 0 stark belastet, sehr naturfern 3. Schaut euch die Bewertung noch einmal genau an. Welche Eigenschaften sind natürlich, welche unnatürlich? Durch welche Maßnahmen ließe sich die Natürlichkeit des Baches ggf. verbessern?

7 37 von 44 M 14 Bestimmungshilfe für wirbellose Tiere 1. mit Schale oder Gehäuse Sch 2. ohne Schale oder Gehäuse a) wurmartiger Körper (ohne gegliederte Beine) Wu b) Körper mit mehr als 6 gegliederten Beinen KS c) Körper mit 6 gegliederten Beinen Ins

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