Unterrichtsmaterial Natur-Dübel: Arbeitsblätter. Der Natur-Dübel

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1 Bodensee-Naturmuseum Konstanz Botanischer Garten Universität Konstanz Der Natur-Dübel Regenwürmer sind eine der wichtigsten Gruppen im Boden lebender Lebewesen. Sie lockern die Erde auf, indem sie dutzende Gänge durch den Boden graben. Dieser Umgrabe-Effekt hat zur Folge, dass der Boden mehr Regenwasser speichern kann, was sich wiederum positiv auf die dort wachsenden Pflanzen und andere im und auf dem Boden lebende Tiere auswirkt. Ihren Namen bekamen sie vor langer Zeit, weil man besonders nach starken Regenfällen viele von ihnen auch an der Oberfläche des Bodens beobachten konnte. Die Menschen glaubten deshalb, die Würmer seien mit dem Regen vom Himmel gefallen. Aufgabe 1: Für diese Station benötigst Du ein lebendes Untersuchungsobjekt. Suche Dir also zunächst einen Regenwurm. Dazu musst Du entweder etwas in der Erde graben, oder einfach in bereits aufgelockerter Erde (z. B. in Gartenbeeten) wühlen. Lege den Wurm auf eine Papierunterlage (DIN A4, möglichst weiß) und lasse ihn etwas umher kriechen! Beobachte genau, wie sich der Regenwurm fortbewegt, und beschreibe es dann kurz mit eigenen Worten! Der Regenwurm bewegt sich im Grunde peristaltisch fort. Er kann einige seiner Körperbereiche zusammen drücken. Sie werden dann schmaler, strecken sich aber gleichzeitig. Andere Körperbereiche ziehen sich gleichzeitig zusammen und werden dadurch dicker. In der Erdröhre kann sich der Regenwurm so mit den dicker werdenden Körpersegmenten in der Röhre festhalten. Das Zusammenziehen der dicker werdenden Körpersegmente hat gleichzeitig zur Folge, dass dahinter liegende schmale und langgestreckte Segmente nachgezogen werden. So bewegt sich der Regenwurm Schritt für Schritt in der Erde vorwärts. (siehe dazu auch Aufgabe 2!) Bodensee-Naturmuseum und Universität Konstanz 1 von 5

2 Aufgabe 2: Im Bionik-Koffer findest Du eine Reihe von ungeordneten Bilder, die verschiedene Stadien der Fortbewegung des Regenwurms zeigen. Ordne sie in der richtigen Reihenfolge! Schreibe Dir die richtige Folge der Bildnummern hier auf! Tipp: Das erste Bild ist das mit dem Buchstaben E. Der Pfeil darauf gibt die Richtung an, in die sich der Wurm bewegen soll. Lösung: E, A, G, C, F, B, D Aufgabe 3: Wenn der Regenwurm über das Papier kriecht, kannst Du etwas hören. Beschreibe dieses Geräusch! Woher könnte das Geräusch kommen? Der Regenwurm gehört zu den so genannten Oligochaeten, den Wenigborstern. Er trägt auf der Außenhaut kleine Borsten, die in der Erde wie Widerhaken wirken. Mit ihnen verhakt er sich beim Vorwärtsbewegen in der Innenwand seiner Erdröhre. Lassen Sie die Schüler einige würmer genauer mit der Lupe betrachten. Die Borsten dürften dann teilweise sogar zu sehen sein, so dass die SchülerInnen von alleine auf diese Gedanken kommen können. Der Regenwurm besitzt ein so genanntes hydrostatisches Skelett. Was könnte das bedeuten? Die Körperhöhle des Regenwurms ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die die Körperform aufrecht erhält, indem sie einen gewissen Körperinnendruck erzeugt (vgl. wassergefüllter Ballon, Aufgabe 4!). Überlegen Sie gemeinsam mit den SchülerInnen, wie andere Lebewesen ihre Körperform aufrecht erhalten: Wirbeltiere: durch ein Innenskelett (Endoskelett Knochen- und Knorpelstrukturen) Wirbellose: z. B. Insekten oder Krebse durch ein Außenskelett (Exoskelett Chitinstrukturen) Körperhöhle Bodensee-Naturmuseum und Universität Konstanz 2 von 5

3 Die oben stehende Abbildung zeigt Körperteile, die der Regenwurm zur Fortbewegung unbedingt benötigt. Ordne die hier genannten Begriffe den Beschriftungsstrichen in der unteren Abbildung zu! Begriffe: Längsmuskulatur, Ringmuskulatur, Borsten (Lösung siehe oben!) Formuliere eine Idee, wie sich der Regenwurm mit Hilfe dieser Körperteile in der Erde fortbewegt! (vgl. Lösung Aufgabe 1) Hier eine Hilfe: Ergänze die drei Sätze, auch mit Hilfe in der obigen Abbildung verwendeten Begriffe! Mit Hilfe der Längsmuskulatur kann sich der Regenwurm der Länge nach strecken oder zusammen ziehen. Die Ringmuskulatur ermöglicht es dem Wurm, sich dicker oder dünner zu machen. Ringmuskulatur und Längsmuskulatur sind so genannte Gegenspieler. Wenn sich die Ringmuskulatur in einem bestimmten Körperabschnitt zusammen zieht, dann muss sich die Längsmuskulatur in diesem Abschnitt gleichzeitig strecken. Der Wurm wird an dieser Stelle dann lang und dünn. Mit Hilfe der Borsten kann sich der Regenwurm seitlich in der Erdröhre fest haken. Dazu muss er die Ringmuskulatur entspannen und sich dick machen. Beide Muskulaturen können von Körpersegment zu Körpersegment unabhängig voneinander angesteuert werden. Bodensee-Naturmuseum und Universität Konstanz 3 von 5

4 Aufgabe 4: Die Fortbewegungsart des Regenwurms kannst du auch anhand eines Modells nachahmen: Nimm einen länglichen Luftballon aus dem Bionik-Koffer und fülle ihn voll mit Wasser! Knote ihn dann so zu, dass möglichst der gesamte Innenraum nur noch mit Wasser gefüllt ist und keine Luftblasen mehr eingeschlossen sind! Wenn Du den Ballon nun an verschiedenen Enden zusammendrückst und dann wieder entlastest, kannst du beobachten, was im Regenwurmkörper passiert und welche Rolle dabei die Längs- und Quermuskulatur in der Haut des Wurms spielen muss! Aufgabe 5: So wie sich der Regenwurm fest in seine Erdröhre presst, wenn er einige Körperteile zusammen zieht und dadurch dicker wird, so presst sich auch ein Dübel in ein in die Wand gebohrtes Loch. Nimm dazu verschiedene Typen von Dübeln, die Du im Bionik-Koffer finden kannst, und drehe vorsichtig (evtl. mit Hilfe eines Schraubenziehers), eine Schraube hinein! Beobachte und beschreibe, was passiert! Dazu stehen Ihnen zu Demonstrationszwecken und zum Experimentieren für die SchülerInnen verschiedene Dübeltypen (mit jeweiliger Typenbeschriftung) im Bionik-Koffer zur Verfügung. Lassen Sie die SchülerInnen ein wenig ausprobieren. Einige Schraubenzieher und entsprechend passende Schrauben liegen jeweils bei. Der einfachste Dübeltyp ist der Spreizdübel. Er wurde bereits um die Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert erstmals entwickelt und das Prinzip womöglich auch patentiert. Die in heutiger Form verwendeten Spreizdübel wurden jedoch erst um 1950 patentiert und industriell vertrieben. Der Spreizdübel ist so geschnitten, dass seine Enden beim Eindrehen einer passenden Schraube einfach auseinander spreizen. Widerhaken an den Seiten (entsprechend der Borsten auf der Hut der Regenwürmer) sorgen für zusätzlichen Halt des Dübels in der Wand. Der dem Regenwurm-Effekt näher kommende Dübeltyp (Quetschdübel) ist so gebaut, dass er am vorderen und am hinteren Ende jeweils ein Schraubengewinde hat. Erst wenn die Schraube so weit eingedreht wurde, dass sie auch das hintere Gewinde erreicht, bewegt sich das Dübelende durch weiteres Drehen der Schraube in Richtung Dübelanfang. Dabei wölben sich die Seitenwände des Dübels nach außen und verhaken sich in der Wand (oft auch unterstützt durch zusätzliche Widerhaken an der Seite), was für den nötigen Halt sorgt. Darüber hinaus wurden über die Jahrzehnte hinweg verschiedensten Dübelarten für verschiedene Wandsorten entwickelt (Gipsdübel etc.) Machen Sie die SchülerInnen jedoch auch darauf aufmerksam, dass die Bezeichnung Dübel z. T. auch entlehnt wurde, obwohl das jeweilige Bauteil (z. B. Holzdübel) mit dem ursprünglichen Dübelprinzip nur noch sehr entfernt etwas zu tun hat. Bodensee-Naturmuseum und Universität Konstanz 4 von 5

5 Überlege jeweils, welche Teile des Dübels welchen Teilen des Regenwurms entsprechen. Notiere Deine Überlegungen in form einer tabellarischen Gegenüberstellung. Der Dübel an sich entspricht dem Körper des Regenwurms. Die manchmal vorhandenen seitlichen Widerhaken entsprechen den Borsten in der Außenhaut des Regenwurms. (Achtung: Sie sind beim Regenwurm natürlich weiter innen in der Muskulatur verankert! (s. a. obige Zeichnung)) Im Grunde kann man die Schraube (zumindest im Falle des Quetschdübels) als Längsmuskulatur betrachten. Aufgabe 6: Regenwürmer trampeln Um Regenwürmer aus der Erde zu locken, könnt ihr einen recht einfachen Trick anwenden: Stellt euch auf einer Wiese alle im Kreis auf und trampelt mit beiden Füßen heftig auf der Erde herum. Nach einiger Zeit werdet ihr vermehrt Regenwürmer an der Erdoberfläche beobachten können. Wie kann das sein? Regenwürmer nehmen wahrscheinlich die Erschütterungen wahr, die entstehen, wenn Regentropfen auf die Erde prasseln, und bewegen sich dann in Richtung dieser Erschütterungen zur Erdoberfläche. Klappt nur, wenn der Boden feucht ist! Evtl. vorher einige Eimer Wasser auf die Erde kippen und kurz einsickern lassen, wenn der Boden zu trocken ist! Bodensee-Naturmuseum und Universität Konstanz 5 von 5