VORSCHAU. zur Vollversion. Wenn Planzen krankhaft wachsen wir untersuchen Buchen- und Eichengallen. Das Wichtigste auf einen Blick

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1 Planzen Beitrag 11 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) 1 von 20 Wenn Planzen krankhaft wachsen wir untersuchen Buchen- und Eichengallen Ein Beitrag von Claudia Ritter und Joachim Poloczek, Winterbach Mit Zeichnungen von Julia Lenzmann, Stuttgart Manchmal entdeckt man auf einem Blatt Planzengallen in Form von kugelförmigen Erhebungen oder Verdickungen. Sind die Planzen krank oder woher stammen diese Wachstumsveränderungen? In dieser Einheit nehmen Ihre Schüler Planzengallen genauer unter die Lupe, um herauszuinden, was es mit ihnen auf sich hat. Anschließend erarbeiten sie arbeitsteilig den Entwicklungszyklus der Buchengallmücke und Eichengallwespe. Dabei erfahren sie viel über die Lebensweise und die Fortplanzungsstrategien von Insekten. Klasse: 6/7 Dauer: 4 Stunden (Minimalplan: 2) Kompetenzen: Die Schüler erklären, was Planzengallen sind, wie sie entstehen und wozu sie dienen. erläutern den Entwicklungszyklus der Buchengallmücke bzw. der Eichengallwespe. gewinnen Sicherheit im Umgang mit Skalpell, Pinzette und Lupe. Mit differenzierter Gruppenarbeit! Das Wichtigste auf einen Blick Auf manchen Blättern kann man merkwürdige Wucherungen erkennen. Aus dem Inhalt: Planzengallen unter der Lupe Wie entstehen Planzengallen und wozu dienen sie? Die Entwicklung der Buchengallmücke/ Eichengallwespe Teste dich selbst! Was weißt du alles über Gallen? Foto: Thinkstock/iStock

2 2 von 20 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) Planzen Beitrag 11 Rund um die Reihe Warum wir das Thema behandeln Für Schülerinnen und Schüler* sind Planzengallen unbekannte Lebewesen, die sie in der Regel noch nicht wahrgenommen haben und über die sie nichts wissen. So können sie am Beispiel der Planzengallen die Besonderheiten der Natur entdecken, sie kennenlernen und für das genaue Hinschauen auf Vorgänge in der Natur sensibilisiert werden. Dadurch wird der Einfallsreichtum der Natur entdeckt, eine Faszination dafür entwickelt und das Umweltbewusstsein gesteigert. Das Betrachten der Lebensweise der Gallinsekten bietet darüber hinaus die Möglichkeit, typische Merkmale des Entwicklungszyklus von Insekten kennenzulernen. * Im weiteren Verlauf wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit nur Schüler verwendet. Was Sie zum Thema wissen müssen Was versteht man unter Planzengallen? Planzengallen sind Wachstumsanomalien bei Planzen, die neben Viren, Bakterien und Pilzen vor allem durch Tiere ausgelöst werden. Kleine rote Beeren oder behaarte Linsen an den Blättern, kugelige Verdickungen an den Stängeln oder rötliche kugel- und kornförmige Erhebungen auf Blättern gehören ebenso dazu wie zahlreiche weitere vielfältig geformte, oft farbige Wachstumsveränderungen auf Blättern, an Blüten, Knospen und Stängeln. Aus dem Tierreich gehören neben den Fadenwürmern und Blattmilben besonders die Blattläuse, Zweilügler (Fliegen und Mücken) sowie die Hautlügler mit verschiedenen Arten der Gall- und Blattwespen zu den Gallbildnern. Sie sind oftmals nicht nur auf bestimmte Planzengruppen oder einzelne Arten, sondern auch auf bestimmte Organe der Wirtsplanze wie Wurzel, Blüte, Blatt, Stängel oder Frucht spezialisiert. Diese Spezialisierung kann sogar so weit gehen, dass einzelne Planzengallen an einem Laubblatt nur am Blattstiel, andere nur an den Blattnerven, am Blattrand oder auf der Blattunterseite ausgebildet werden. Die große Zahl an Wirtsplanzen sowie die noch höhere Zahl an gallbildenden Arten haben nicht nur eine ausgesprochene Vielfalt an Gallformen zur Folge, sondern sind auch Ursache für viele unterschiedliche Wege der Wirtsindung und Gallbildung. Wie entstehen Planzengallen? Das Grundschema der Gallbildung ist trotz der enormen Vielfalt immer ähnlich: Sobald der Gallerreger seine geeignete Wirtsplanze gefunden hat, dringt er in junges, entwicklungsfähiges Planzengewebe ein. Insekten bohren dazu die Planze an und legen ein Ei hinein. n bohren sich mit ihren Mundwerkzeugen einen Weg in die Planzenzellen oder speicheln die Blattoberläche ein. Dadurch werden gallerregende Stoffe (z. B. bestimmte Aminosäuren oder von Insekten produzierte Planzenhormone) mit der Planze in Verbindung gebracht. Diese bewirken durch Änderung von Zellteilung, -streckung und -differenzierung die Ausbildung einer arttypischen Gallenform. Der angegriffene Bereich wächst daraufhin taschenartig empor und es kommt zur Ausbildung einer Galle. Die Gallenbildung stellt eine Art Abwehrreaktion der Planze zur lokalen Begrenzung des Parasiten dar. Dem Parasiten bietet die Galle nicht nur Schutz und konstant günstige Umweltbedingungen, sondern er ernährt sich auch von ihrem inneren Gewebe. Nach Abschluss der Entwicklungsphase verlässt der Bewohner die Galle durch Öffnungen, die entweder bereits von Anfang an angelegt sind, während des Wachstumsprozesses entstehen oder vom Tier selbst hervorgebracht wurden. Ohrwürmer, kleine Käfer oder andere Tiere nutzen gern verlassene Gallen als Unterschlupf. Doch selbst in der Galle lauern Gefahren auf die Parasiten. So kann es vorkommen, dass sich sogenannte Einmieter (Inquilinen) in die Gallen eindringen und den eigentlichen Gallenbewohner töten.

3 Planzen Beitrag 11 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) 3 von 20 Wie verläuft der Entwicklungszyklus von Gallinsekten? Die Entwicklungszyklen der einzelnen Arten sind recht verschieden. Manche Arten wie die Buchengallmücke bringen nur eine Generation im Jahr hervor. Die weiblichen Gallenmücken legen im Frühjahr Eier an den Blattknospen ab. Nach dem Schlüpfen sondern die n mit dem Speichel chemische Stoffe ab. Der eingespeichelte Bereich wächst taschenartig empor und schließt die völlig ein. Die zitronenförmigen, 4 12 mm hohen Gallen sind zuerst grün, färben sich später rot und beherbergen nur eine einzige. Im Herbst fallen die Gallen zu Boden und die n überwintern dort. Anfang März verpuppen sich die n. Nach 2 3 Wochen schlüpfen die Mücken und gelangen durch einen bereits im Herbst angelegten Gang nach draußen. Der Lebenszyklus beginnt von neuem. Die Eichengallwespe bringt zwei Generationen hervor. Die Gallwespenlarve der Sommergeneration lebt in den Galläpfeln und ernährt sich von ihnen, bis sie ihren Entwicklungszyklus vollendet hat. Mit dem zu Boden fallenden Laub fallen auch im Herbst die Galläpfel herunter. Zu diesem Zeitpunkt indet die Verpuppung der statt. Bis Anfang Februar ist die Verpuppung zur Gallwespe vollzogen und die Wespe frisst sich dann durch die Wand des Gallapfels. Die geschlüpften Gallwespen der Wintergeneration bestehen ausschließlich aus weiblichen Wespen, die ihr Erbgut durch eine Form der eingeschlechtlichen Fortplanzung, die sogenannte Jungfernzeugung (Parthenogenese), weitergeben. Die Eier der Wintergeneration werden an Eichenknospen abgelegt, aus denen sich wiederum n bilden, die in kleinen Gallen leben. Im Mai oder Juni schlüpft die Sommergeneration aus diesen Gallen, die sowohl aus weiblichen als auch aus männlichen Wespen besteht. Der Zyklus beginnt von vorne und die Weibchen legen ihre Eier nach der Paarung wieder an die Blattunterseite von Eichenblättern ab. Vorschläge für Ihre Unterrichtsgestaltung Aufbau der Reihe Als Einstieg in das Stundenthema Was sind Planzengallen? präsentieren Sie den Schülern Blätter, die mit Gallen behaftet sind. Zusätzlich können noch die Fotos a d von Farbfolie M 1, die Fotos von Gallen zeigen, aufgelegt werden. Auf Fragen wie Was ist das? und Was könnt ihr erkennen? hin äußern die Lernenden ihre Vermutungen, die in Form von Hypothesen schriftlich an der Tafel ixiert werden. In einer sich anschließenden praktischen Phase überprüfen die Schüler in Partnerarbeit diese Hypothesen. Dazu erhalten sie Planzengallen auf Blättern und Präparierbesteck. Anhand des Arbeitsblatts M 2 werden die Lernenden zur genauen Betrachtung und Untersuchung des Planzenmaterials angeleitet. Der praktischen Arbeitsphase schließt sich eine Besprechungsphase an, in der geklärt werden soll, welche Ausgangshypothese zutrifft und was in den Planzengallen nun tatsächlich enthalten ist. Von Seiten der Schüler kann im Anschluss mit folgenden Fragen gerechnet werden: Wie kommt die in die Galle hinein?, Warum ist die in der Galle? und Was geschieht mit der Galle bzw.?. In der 2. Stunde setzen sich die Lernenden mit der theoretischen Seite des Themas auseinander. Die Hinführung erfolgt über die Wiederaufnahme der in der vorausgegangenen Stunde gestellten Fragen der Schüler. Dazu wird die Klasse in homogene Vierergruppen eingeteilt. Die leistungsschwächeren Gruppen erarbeiten sich die Entwicklung der Buchengallmücke (Arbeitsblätter M 3 M 4) und die leistungsstärkeren Gruppen die Entwicklung der Eichengallwespe (Arbeitsblätter M 5 M 6). Alle Gruppen erstellen eine Plakatpräsentation. Dazu erhalten sie Abbildungen zu den Entwicklungszyklen zum Aufkleben auf das Plakat. Die Anleitung M 7 unterstützt die Schüler beim Durchführen der Gruppenarbeit. Zur schriftlichen Lernerfolgskontrolle zum Abschluss der Unterrichtssequenz können Sie den Selbst-Test M 8 einsetzen.

4 4 von 20 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) Planzen Beitrag 11 So gelangen Sie an Planzengallen für Ihren Unterricht Wenn Sie sich auf den Weg machen möchten, Planzengallen in der Natur zu inden, sollten Sie am besten in Parks oder an einzeln stehenden Bäumen und Sträuchern sowie an aufgelockerten Waldrändern auf die Suche gehen. An Eichen, Buchen, Pappeln, Ulmen, Ahorn, Weiden und Heckenrosen, aber auch an Fichten und Kiefern sind Gallen häuig zu beobachten. An Eichen und Weiden, auf denen im Extremfall über 1000 einzelne Gallen auf einem einzigen Blatt vorkommen können, leben besonders viele gallbildende Insekten. Tipps zur Differenzierung Die Gruppenarbeit zum Entwicklungszyklus der Gallinsekten kann auf zwei Niveaustufen differenziert erarbeitet werden. Die Gruppen auf grundlegendem Niveau erarbeiten sich den Lebenszyklus der Buchengallmücke (Arbeitsblätter M 3 M 4) und die Gruppen auf erweitertem Niveau den Lebenszyklus der Eichengallwespe (Arbeitsblätter M 5 M 6). Im Anschluss an die Gruppenarbeit informieren die Gruppen ihre Mitschüler mittels einer Posterpräsentation über ihre unterschiedlichen Ergebnisse. Ideen für die weitere Arbeit Sind Ihre Schüler nach der Unterrichtssequenz motiviert, sich noch intensiver mit Gallen auseinanderzusetzen, so wäre es möglich, Gallen zu züchten und den Entwicklungszyklus der Eichengallwespen bzw. der Buchengallmücken zu beobachten. Sammeln Sie hierfür einige Galläpfel der Eichengallwespe bzw. Gallen der Buchengallmücke und geben Sie diese in ein Glasgefäß auf etwas feuchten Rindenmulch. Verschließen Sie das Glasgefäß dann mit feinmaschiger Gaze. Feucht und kühl gehalten, schlüpfen im Januar/Februar bzw. März/April mit etwas Glück die 3 4 mm großen Eichengallwespen bzw. die etwa 4 5 mm großen Buchengallmücken. Bei den erwachsenen Mücken kann besonders genau der Kopf untersucht werden: Anzahl der Fühlerglieder, Strukturen an den Fühlergliedern und Bau der Augen. Schlaffe bzw. eingefallene Puppenhüllen können geöffnet und auf ihren Inhalt hin untersucht werden. Eine weitere Möglichkeit wäre es, im Winter mit Ihren Schülern das Schlüpfen der weiblichen Eichengallwespen zu beobachten. Machen Sie hierfür eine Exkursion in einen Eichenwald in der Nähe der Schule. Nutzen Sie einen milden Tag und suchen Sie mit Ihren Schülern zusammen nach Galläpfeln, bei denen ein kleiner dunkler Fleck an der Außenseite zu erkennen ist. Das ist der Hinweis, dass die Wespe bis zur Außenschicht vorgedrungen ist und bald schlüpfen wird. Diese Kompetenzen trainieren Ihre Schüler Die Schüler erklären, was Planzengallen sind, wie sie entstehen und wozu sie dienen. erläutern den Entwicklungszyklus der Buchengallmücke bzw. der Eichengallwespe. üben die biologisch-fachspeziischen Arbeitsweisen Betrachten, Beschreiben, Zeichnen und Protokollieren. gewinnen Sicherheit im Umgang mit Skalpell, Pinzette und Lupe. lesen neue Informationen aus einem Text heraus und vermitteln diese an ihre Mitschüler. stärken ihre soziale Kompetenz durch Partner- und Gruppenarbeit.

5 6 von 20 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) Planzen Beitrag 11 Die Reihe im Überblick V = Vorbereitung SV = Schülerversuch Ab = Arbeitsblatt/Informationsblatt D = Durchführung Fo = Folie LEK = Lernerfolgskontrolle = Zusatzmaterial auf CD Stunde 1: Planzengallen die unbekannten Lebewessen Material M 1 (Fo) M 2 (SV) V: 5 min D: 20 min Exemplar(e) pro Gruppe Thema und Materialbedarf Planzengallen was ist denn das? Planzengallen unter der Lupe r 1 Folie zur Ergebnissicherung r 1 mit Gallen befallenes Blatt pro Schüler r 1 Präparierschale Stunden 2 3: Das Leben der Planzengallen Material M 3 (Ab) M 4 (Ab) Thema und Materialbedarf r 1 Skalpell r 1 Pinzette r 1 Lupe Wie entstehen Planzengallen und wozu dienen sie? Die Entwicklung der Buchengallmücke M 4 ( ) Die Entwicklung der Buchengallmücke (Variante 2) M 5 (Ab) M 6 (Ab) M 7 (Ab) Die Eichengallwespe ein erstaunlicher Lebenszyklus Die Entwicklung der Eichengallwespe Wie läuft die Gruppenarbeit ab? Stunde 4: Lernerfolgskontrolle Material M 8 (LEK) Minimalplan Thema und Materialbedarf Teste dich selbst! Was weißt du über Planzengallen? Die Zeit ist knapp? Dann lassen Sie die Entwicklung der Eichengallwespe (M 5 M 6), die Gruppenarbeit M 7 und den Selbst-Test M 8 weg.

6 G Planzen Beitrag 11 5 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) Planzengallen was ist denn das? H C O V S R U A 6 H Fotos: j Woll, Wikimediacommons, CC BY-SA 2.5, k Thinkstock/iStock, l Aka, wikmediacommons, CC BY-SA 2.5, m Colourbox, n Frank Vincentz, wikimediacommons, CC BY-SA 3.0, o gbohne, wikimediacommons, CC BY-SA 2.0, p Aiwok, wikimediacommons, CC BY-SA 3.0, q Dysmachus, wikimediacommon, CC BY-SA von 20 M1

7 Planzen Beitrag 11 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) 9 von 20 Hinweise 1. Stunde (M 1 M 2) So bereiten Sie die Stunde vor Kopieren Sie die Versuchsanleitung M 2 im Klassensatz. Stellen Sie die für Schülerversuch M 2 benötigten Materialien am Lehrertisch bereit. Beachten Sie, dass Sie für jeden Schüler ein eigenes Blatt mit einer Buchen- oder Eichengalle benötigen. Wie Ihnen ein motivierender Einstieg gelingt Präsentieren Sie den Schülern als Einstieg in das Stundenthema Was sind Planzengallen? Blätter, die mit Gallen behaftet sind. Die Unterrichtserfahrung hat gezeigt, dass die Lernenden solche Gallen weder kennen noch bisher wahrgenommen haben. Zusätzlich können noch die Fotos j m von Farbfolie M 1 mit Abbildungen von Gallen gezeigt werden. Auf Fragen wie Was ist das? und Was könnt ihr erkennen? äußern die Lernenden ihre Vermutungen, die in Form von Hypothesen schriftlich an der Tafel ixiert werden. Auf Farbfolie M 1 ist Folgendes dargestellt: j Gallapfel (mit Puppe im Inneren), k Eichengallen (im Anfangsstadium), l Rosenapfel, m Buchengalle, n aufgeschnittene Buchengalle, o schlüpfende Eichengallwespe, p Buchengallmücke, q Eichengallwespe So gelingt Schülerversuch M 2 Die an der Tafel ixierten Hypothesen werden von den Schülern im Schülerversuch M 2 überprüft. Dazu erhalten die Lernenden das Arbeitsblatt M 2, Planzengallen auf Buchen- oder Eichenblättern sowie Präparierbesteck. Dank der Versuchsanleitung M 2 werden die Lernenden zur genauen Betrachtung und Untersuchung des Planzenmaterials angeleitet. Hinweis Manche Planzengallen besitzen eine harte Schale und lassen sich nur mit etwas Geschick öffnen. Messerklingen können an den harten Gallenschalen leicht abrutschen. Um Verletzungen zu verhindern, sollten Sie unbedingt darauf hinweisen, dass die Schüler beim Hantieren mit dem Präparierbesteck äußerst vorsichtig vorgehen. Der praktischen Arbeitsphase schließt sich eine Besprechungsphase an, in der geklärt werden soll, welche Ausgangshypothese zutrifft und was in den Planzengallen nun tatsächlich enthalten ist. Vonseiten der Schüler kann im Anschluss mit folgenden Fragen gerechnet werden: Wie kommt die in die Galle hinein?, Warum ist die in der Galle? und Was geschieht mit der Galle bzw.? Diese Fragen notieren Sie auf einer Folie und teilen Ihren Schülern mit, dass sie in den folgenden Stunden beantwortet werden. Mit diesen Fragen gestalten Sie dann den Einstieg in der nächsten Stunde. Lösung (M 2) a) d) c) Im Inneren der Galle beindet sich eine kleine.

8 Planzen Beitrag 11 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) 13 von 20 Die Entwicklung der Eichengallwespe M 6 Ihr habt viel über die Lebensweise der Eichengallwespe erfahren. Gebt euer Wissen nun weiter und erstellt ein Info-Plakat für eure Mitschüler. Aufgabe 1 (Einzelarbeit) Schneide die Karten entlang der gestrichelten Linie aus. Ordne die Karten dann mithilfe des Info-Textes so an, dass die Entwicklung der Eichengallwespe nachvollziehbar wird. Aufgabe 2 (Gruppenarbeit) Vergleicht eure Lösungen untereinander. Einigt euch auf einen gemeinsamen Lebenszyklus der Eichengallwespe. Lasst eure Lösung durch eure Lehrkraft kontrollieren. Klebt anschließend den Kreislauf unter der Überschrift Lebenszyklus der Eichengallwespe in euer Heft. Aufgabe 3 (Gruppenarbeit) Gestaltet ein Plakat zur Entwicklung der Eichengallwespe. Eiablage ohne Paarung im Januar/Februar Knospenförmige Gallbildung (< 3 mm): Blattgewebe umwächst die Verpuppung in den Gallen im Herbst nur weibliche Eichengallwespen schlüpfen im Januar/Februar Vollinsekt Puppe Vollinsekt Puppe Verpuppung in den Gallen Gallbildung: Blattgewebe umwächst die ; Gallapfel bis zu 2 cm; Überwinterung in der Galle Geschlechtsreife weibliche und männliche Eichengallwespe schlüpfen im Mai/Juni. Eiablage nach Paarung im Mai/Juni Eier Ein unbefruchtetes Ei wird an die Knospe eines Eichenblattes gelegt. Eier Ein befruchtetes Ei wird in das Blattgewebe der Unterseite eines Eichenblattes gelegt.

9 14 von 20 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) Planzen Beitrag 11 M 7 Wie läuft die Gruppenarbeit ab? Lies den Info-Text gut durch und beantworte die Fragen schriftlich in ganzen Sätzen in deinem Heft. Illustration: Liliane Oser Besprich deine Antworten mit deinen Gruppenmitgliedern. Fertig? Dann holt euch ein Lösungsblatt beim Lehrer ab. Schneide die Karten aus und lege damit den Lebenszyklus passend zu deinem Info-Text. Vergleicht eure Lebenszyklen und einigt euch auf einen gemeinsamen Lebenszyklus. Wenn ihr fertig seid, ruft euren Lehrer. Bereitet eine Plakatpräsentation über eure Erkenntnisse zu den Pflanzengallen vor.

10 18 von 20 Wir untersuchen Buchen- und Eichengallen (Kl. 6/7) Planzen Beitrag 11 Lösung (M 6) Lösungskarte zu Die Entwicklung der Buchengallmücke Vollinsekt Eiablage ohne Paarung im Januar/Februar nur weibliche Eichengallwespen schlüpfen im Januar/Februar Puppe Verpuppung in den Gallen im Herbst Eier Ein unbefruchtetes Ei wird an die Knospe eines Eichenblattes gelegt. Gallbildung: Blattgewebe umwächst die ; Gallapfel bis zu 2 cm; Überwinterung in der Galle Verpuppung in den Gallen Puppe Geschlechtsreife weibliche und männliche Eichengallwespe schlüpfen im Mai/Juni. Knospenförmige Gallbildung (< 3 mm): Blattgewebe umwächst die Eier Ein befruchtetes Ei wird in das Blattgewebe der Unterseite eines Eichenblattes gelegt. Vollinsekt Eiablage nach Paarung im Mai/Juni