Experiment Verwandtschaft

Experiment Verwandtschaft Das Tier in Dir Fächer: Biologie, NWA, MNT ab Klasse 10, alle Schularten 3 Sendungen à 30 Minuten Produktion: SWR/WDR Experiment Verwandtschaft ZUR REIHE Schimpansen sind unsere nächsten Verwandten, dies zeigt schon der Blick in den Spiegel. Vor wenigen Millionen Jahren streifte ein gemeinsamer Urahn von Affe und Mensch durch die Wälder Afrikas. Mit Mensch Affe zeigt die Sendereihe Experiment Verwandtschaft, wie viel aus dieser Zeit noch in uns heute zu finden ist. Doch die Äste im Stammbaum des Lebens brechen hinter den Primaten nicht ab. Von einem seiner jüngsten Sprosse, dem Homo sapiens, bis zu seinen Wurzeln lässt sich der Baum des Lebens rekonstruieren. Von den Einzellern bis zum Menschen. Experiment Verwandtschaft liefert mit Das Tier in Dir weitere beeindruckende Einblicke in die Evolution, und zeigt, dass wir unsere Existenz tierischen Urahnen verdanken. Exotische Verwandte, lebende Fossilien, Studio-Experimente und Zeitreisen in die Erdgeschichte sind die Säulen des ungewöhnlichen Dokumentationsprojektes. Der Biologe und Wissenschaftsjournalist Axel Wagner, Mediziner Aart Gisolf und Paläontologe Dr. Oliver Sandrock präsentieren die Sendereihe. Das Tier in Dir (1) Samstag, 29.01.2011, 7.45 Uhr Stammnummer 4683256 neu! Vom Ein- zum Vielzeller So exotisch manche von ihnen auch aussehen mögen den Tieren ist der Mensch ähnlicher, als man auf den ersten Blick glauben mag. Denn unser Körper ist ein Archiv der Evolution. Die Durchsichtigkeit unserer Augen-Hornhaut, die aus Kollagen besteht, das auch Quallen durchsichtig macht, zeigt dies ebenso deutlich wie unsere Haare, die ein Relikt aus unserer Säugetier-Vergangenheit sind. Der Mediziner Aart Gisolf, Paläontologe Oliver Sandrock und Axel Wagner, Biologe und Wissenschaftsjournalist, präsentieren unsere tierische Vergangenheit in bisher ungesehen Bildwelten. Sie machen sich auf eine abenteuerliche Spurensuche und begegnen jenen tierischen Verwandten, die in der Anatomie des menschlichen Körpers erhalten blieben: Fossilien und ihre seit Urzeiten unverändert noch heute lebenden Nachfahren. Mit Zeitreisen und Studio-Aktionen liefert Experiment Verwandtschaft Das Tier in Dir interessante Antworten auf VON BIS INHALT DAUER Andreas Schmidt; SWR 36 Zeitreise: So könnten die Urozeane vor 500 Millionen Jahren ausgesehen haben 00:00 07:29 Patente der Evolution im menschlichen Körper 7 29 07:30 14:27 Einzeller in uns 7 58 14:28 21:24 Die Qualle im Knochen 6 56 21:25 26:39 Zeitreise ins Kambrium 5 14 26:40 28:50 Der Sprung ans Land 2 10

die Frage, warum wir heute so aussehen, wie wir aussehen. Folge 1 der dreiteiligen Dokumentation beschreibt den Weg unserer Urverwandten vom Einzeller zum Vielzeller. Reise ins Devon zu den ersten Landbewohnern Das Tier in Dir (2) Samstag, 29.01.2011, 8.15 Uhr Stammnummer 4683956 neu! Vom Fisch zum Lurch Der Mensch ist ein Wasserwesen. Denn in den Urozeanen der Erdgeschichte liegen unsere tierischen Wurzeln. Dies zeigt Teil 2 der Dokumentation Das Tier in Dir aus der Reihe Experiment Verwandtschaft mit ungewöhnlichen Einblicken in den menschlichen Körper und in dessen Vergangenheit. Noch heute werden beim Embryo zwischen den Fingern Schwimmhäute angelegt, die sich erst später zurückbilden. Ebenso wurden unser Kopf und das Baupatent der Wirbelsäule im Urmeer angelegt. Und auch Lungen bildeten sich wie bei jedem menschlichen Embryo einst als Darmaussackungen von Wasserlebewesen, ähnlich dem noch heute lebenden Lungenfisch. Mit ungewöhnlichen Studiogästen, besonderen Kameratechniken und aus Computertomografien generierten 3D-Animationen zeigen Aart Gisolf, Oliver Sandrock und Axel Wagner, wie viel Fisch im Menschen zu finden ist. VON BIS INHALT DAUER 00:00 04:55 Der Stammbaum des Lebens 4 55 04:56 06:33 Die Segmentierung des Körpers 1 37 06:34 10:11 Zeitreise in das Silur vor 440 Millionen Jahren: Begegnung mit den Kieferlosen 3 37 10:12 12:30 Panzerfische und Haie 2 18 12:31 18:11 Der Fisch in uns 5 40 18:12 24:50 Zeitreise ins Devon vor 420 Millionen Jahren: der lange Weg zum Land 6 38 24:51 28:48 Amphibien 3 57 Axel Wagner (links) und Oliver Sandrock mit einem Modell der urzeitlichen Erde Auch medizinische Aspekte des tierischen Erbes werden beleuchtet. So zeigen sich bei manchen Patienten im Halsbereich Vertiefungen, die Halsfisteln. Ein Rücksprung der Evolution und eine anatomische Erinnerung an die Kiemen unserer Fischverwandten. Das Tier in Dir (3) Samstag, 29.01.2011, 8.45 Uhr Stammnummer 4683257 neu! Vom Reptil zum Säuger Die Evolution macht den Menschen zu einer lebenden Verbindung mit der Vergangenheit des blauen Planeten. Dies ist auch der Inhalt von Teil 3 der Dokumentation Das Tier in Dir aus der Reihe Experiment Verwandtschaft. Besonders deutlich zeigen sich unsere tierischen Wurzeln an den Patenten der Natur, denen wir verdanken, an Land leben zu können. Stabile Knochen, Muskulatur und Extremitäten etwa haben wir von den Amphibien geerbt, den ersten Landwirbeltieren. Und was eine Schlange vor der Austrocknung schützt, ist auch in der Haut des Menschen als Verdunstungsschutz zu finden: Keratin aus Hornzellen. Auch unsere Fingernägel stammen aus der Reptilienzeit. Vermutlich waren sie einst Krallen und haben sich erst bei unseren Primatenvorfahren für das Hangeln von Ast zu Ast abgeflacht. Doch Teil 3 des Projektes zeigt auch, dass wir unsere Existenz einer Katastrophe verdanken, die für unsere Säugetiervorfahren die große Chance eröffnete, aus dem Schatten der Dinosaurier herauszutreten. Eine bildstarke und abenteuerliche Zeitreise durch den Körper des Menschen, die uns vor Augen führt, dass wir nicht die Krone der Schöpfung sind, sondern nur ein Teil von ihr. VON BIS INHALT DAUER 00:00 06:32 Ohne Wasser kein Leben 6 32 06:33 10:40 Das Skelett 4 07 10:41 14:11 Keratin: Das Erbe der Reptilien 3 30 14:12 18:31 Zeitreise in das Perm vor 300 Millionen Jahren: Die Reptilien und das Sonnenlicht 4 19 18:32 22:47 Das Artensterben und die Dinosaurier 4 15 22:48 25:34 Die Säugetiere Haare und Brustwarzen 2 46 25:35 28:46 Verwandtschaft bis in die Fingerspitzen 3 11 Das Tier in Dir EINSATZ IM UNTERRICHT Bezug zu den Bildungsplänen In den Bildungsplänen findet sich das Thema Evolution/Entwicklung des Lebens bei den Inhaltsübersichten des Faches Biologie ab Klasse 10. Der Abstammungs- und Entwicklungsgeschichte des Menschen wird dabei besondere Bedeutung beigemessen. Schülerinnen und Schüler sollen im naturwissenschaftlichen Unterricht zudem Besonderheiten entdecken und Hypothesen bilden, sie sollen Ergebnisse reflektieren und diskutieren und so komplexe Prozesse der Natur einfach besser verstehen. Fächerverbindende Aspekte, wie sie hier mit dem Fach Geografie zur Geltung kommen, nehmen in den Bildungsplänen seit Jahren ihren festen Platz ein. Die Filmreihe Experiment Verwandtschaft Das Tier in Dir entwickelt motivierend und anspruchsvoll eine Beweiskette zur Evo- SWR (2) 37

lution des Menschen. Im Mittelpunkt stehen abstammungsbezogene Vergleiche mit unserer tierischen Verwandtschaft, die Schülerinnen und Schüler sicherlich staunen lassen werden. SWR (4) 38 Beschreibung des Unterrichtsablaufs/ Hinweise für Lehrer Die Biologie-Doppelstunde beginnt mit einem informierenden Einstieg, das heißt der Lehrer kündigt den Film Das Tier in Dir an eventuell mit Visualisierung (Tafel/ Folie) und lässt die Schülerinnen und Schüler begründet vermuten, was sich hinter dem Titel verbergen könnte. Dies kann sofort im Plenum thematisiert werden, aber auch eine zwischengeschaltete Partnerarbeit mit Murmelphase ist denkbar. Die Ideen der Klasse werden schriftlich an der Tafel festgehalten und dienen später als Grundlage für eine Überprüfung. Wichtig ist, abschließend die Intention des Films zu betonen: Eine Beweisführung, welche zeigt, wie klar die Evolution des Menschen auf seinen verwandtschaftlichen Verbindungen mit dem Tierreich basiert. Anschließend wird das erste Arbeitsblatt (AB 1) verteilt, damit es während des Films, der nun gezeigt wird, bearbeitet werden kann. So werden die dargestellten verwandtschaftlichen Bezüge zusammengefasst und übersichtlich verschriftlicht. Den Schülerinnen und Schülern sollte Gelegenheit gegeben werden, ihre Ergebnisse zunächst zu zweit oder in Kleingruppen zu vergleichen, bevor diese im Plenum korrigiert und besprochen werden. Nach der allgemeinen Korrektur wird auf die Anfangsvermutungen der Klasse eingegangen: Sie werden mithilfe der Informationen Um das Innenleben unserer Studio- Gäste in dieser Form zu zeigen, war eine aufwendige Untersuchungstechnik nötig. Ein Micro-CT-Scanner nutzt Röntgenstrahlen, um 3-D-Schnittbilder eines Objekts zu erstellen. Dabei durchdringen die Strahlen das Gewebe je nach Dichte unterschiedlich gut, bevor sie auf einen Sensor treffen. Mithilfe einer speziellen Software kann ein Computer aus den gewonnenen Daten ein dreidimensionales Modell errechnen. Verschiedene Gewebearten wie Haut oder Knochen lassen sich isoliert oder gemeinsam darstellen. Das Ergebnis sind faszinierende Einblicke in den Körper, ohne ihn zu zerstören. aus dem Film bestätigt oder verworfen. Ein geschickt geführtes Klassengespräch kann dann der Vertiefung einzelner Aspekte dienen. In einem letzten Unterrichtsschritt wird den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben, individuellen Interessen nachzugehen. Zu verschiedenen im Film angerissenen weiteren Themen (Kontinentaldrift, Erdzeitalter und Entwicklung des Lebens, Zellbiologie), liegen nun Arbeitsblätter (AB 2 4) aus, die frei gewählt und bearbeitet werden können. Auch die Sozialform (Einzel-, Partner- oder Gruppenarbeit) sollte von den Schülerinnen und Schülern selbst bestimmt werden können. Denkbar ist, dass Kurzvorträge zu den genannten Aspekten für die Folgestunde vorbereitet werden. Um die Fachbegriffe, welche recht zahlreich im Film auftauchen, zu festigen, bietet es sich an, das Rätselblatt (AB 5) als Hausaufgabe aufzugeben. Methodische Erläuterungen Ein informierender Unterrichtseinstieg, wie er hier vorgeschlagen wird, birgt für Schülerinnen und Schüler den Vorteil, dass sie sofort zu Beginn der Stunde erfahren, worum es im Kern des Unterrichts geht, hier: der Beweis, dass aufgrund evolutorischer Entwicklungen Das Tier in Dir nachweisbar ist. Eine längere Hinführung zum Unterrichtsinhalt wird somit hinfällig manchmal ein großer zeitlicher, unterrichtsdynamischer Pluspunkt. Der Filmtitel wird zugleich genutzt, um Vorkenntnisse der Klasse unmittelbar ins Unterrichtsgeschehen einfließen zu lassen und daraus Hypothesen zu bilden und stellt so eine ur-naturwissenschaftliche Vorgehensweise dar. Die Überprüfung der Vermutung rundet später den begonnenen Erkenntnisgewinn ab. Mithilfe des ersten Arbeitsblattes werden die Schülerinnen und Schüler nach dem Schauen des Films auf den gleichen Wissens- Das Patent für unseren knöchernen Schädel (links) stammt von den Knochenfischen (rechts) stand gebracht. Die anschließende Unterrichtsphase dient der Individualisierung der Interessen und fördert so deutlich die Lernmotivation. Und die freie Wahl der Sozialform kommt dem Anspruch der Bildungspläne auf Entwicklung personaler und sozialer Kompetenzen entgegen. Die Mädchen und Jungen übernehmen außerdem zunehmend Verantwortung für ihre eigenen Lernprozesse. Wie oben erwähnt, festigt die Hausaufgabe den Umgang mit Fachbegriffen. Thomas Schmid Thomas Schmid studierte Geografie, Biologie und Geschichte, unterrichtet an der Gregor-Mendel-Realschule in Heidelberg und ist als Fachleiter (Geschichte) am Staatlichen Seminar für Didaktik und Lehrerbildung in Karlsruhe tätig. Das Tier in Dir LÖSUNGEN ARBEITSBLÄTTER AB1 Amöbe: Einzeller Fortpflanzung Wachstum Umwelt Bewegung Lebens Bakterien Kraftwerke Mitochondrien Nahrung Energie Qualle: Kollagen Eiweiß Knochen Skelett Sehnen Gelenkknorpel Sehens Licht Lanzettfischchen: Fisch Wurm Pikaia Darm Gefäße Kopf Chorda Wirbelsäule Bandscheiben AB2 1. Pangäa 2. Laurasia Gondwana 3. Nordamerika Eurasien Südamerika Afrika Indien 4. Nord Südamerika Afrika Südamerika Indien 5. Indien Eurasien Australien - Antarktis AB4 Zellmembran Vesikel Zellkern Nukleolus Retikulum Ribosomen Golgi-Apparat Mitochondrien Mikrotubuli AB5 1. TUPAIA, 2. KAMBRIUM, 3. KOLLAGEN, 4. AMÖBE, 5. PIKAIA, 6. CLADONEMA, 7. CHORDA, 8. MITO- CHONDRIEN; BIOLOGIE = Die Lehre vom Leben

Arbeitsblatt 1 zur Sendung Das Tier in Dir (1) im Stammnummer 4683256 Von fernen Verwandten Im Film werden unter anderem drei Tierarten gezeigt, mit denen der Mensch weitläufig verwandt ist. Bearbeite die Texte, die die Verwandtschaftsverhältnisse näher beschreiben! Aufgaben: Notiere die Namen der gesuchten Tiere und streiche falsche Wörter weg! Name: Bereits bei diesem Vielzeller Einzeller, der wohl schon seit etwa 1,4 Milliarden Jahren die Erde bewohnt, lassen sich Gemeinsamkeiten mit dem Menschen beobachten: Zellteilung Fortpflanzung, Wachstum Tarnung und Reaktionen auf Veränderungen in der Umwelt Lebensweise, beispielsweise durch Bewegung Stoffwechsel. Das sind übrigens auch allgemeine Kennzeichen des Körpers Lebens. Außerdem haben sich aus winzigen Bakterien Viren, die von diesen einfachen Lebewesen als Nahrungsteilchen aufgenommen werden, im Lauf von Jahrmillionen jene Zellbestandteile entwickelt, die man auch als Kraftwerke Motoren menschlicher Körperzellen bezeichnen kann: die Synapsen Mitochondrien. Denn sie sorgen für die Umwandlung von Nahrung Wasser in Sauerstoff Energie. setze die richtigen Begriffe ein! Name: Der Baustoff, aus dem diese meist durchsichtigen Meeresbewohner hauptsächlich bestehen, heißt K. Das ist ein unglaublich zugfestes E, welches auch in den K des Menschen zu finden ist und diesen ihre Festigkeit verleiht. Letztendlich stützt es das gesamte menschliche S und findet sich auch in S und G. Auch der Ursprung des S kann auf diese Tiere zurückgeführt werden. Eine ihrer Arten, Cladonema, ist nachweislich fähig, L wahrzunehmen. kombiniere nun Wegstreichen und Einsetzen! Name: Dieses einfach gebaute Lebewesen sieht fast aus wie eine Mischung aus F und W. Einer seiner Vorfahren war das Urzeittier Pikaia Picasa. Beide besitzen einen Darm Dorn und Drüsen Gefäße für den Blutkreislauf. Vorn am zweiseitigen Körper ist eindeutig der K ausgebildet, im Rücken der Tiere verläuft eine Stange, die Kutikula Chorda, die der Stabilisierung des gesamten Organismus dient. Man kann sie Frietsch (3) als Vorläufer der menschlichen W mit ihren B bezeichnen. 39

Arbeitsblatt 2 zur Sendung Das Tier in Dir (1) im Stammnummer 4683256 Schneide alle Karten und Texte aus, ordne sie in der richtigen Reihenfolge zu und klebe sie ins Heft! Natürlich sollten auch die Lücken ergänzt werden. Vor ~ 1 Million Jahren (Quartär): Die Kontinente nehmen in etwa ihre heutige Position ein: ist nun auf getroffen, wodurch sich der Himalaja auffaltet. bewegt sich nach Nordosten, die Trennung von der ist vollzogen. Vor ~ 120 Millionen Jahren (Kreide): Allmählich öffnet sich der Atlantik, allerdings sind und im Norden und und im Süden immer noch miteinander verbunden. Der Subkontinent hat sich gelöst und wandert langsam nach Norden. Vor ~ 60 Millionen Jahren (Tertiär): Im Westen sind - und noch nicht aufeinander. gestoßen. bewegt sich kaum, ist jedoch durch den Atlantik inzwischen deutlich von getrennt. behält seine Nordwärtsbewegung bei. Vor ~ 150 Millionen Jahren (Jura): Der ursprüngliche Supererdteil bricht allmählich in zwei Teile auseinander. Zum nördlichen Kontinent gehören das heutige Nordamerika, Grönland, Europa und Asien. Der Südkontinent wird genannt, er besteht aus Südamerika, Afrika, Indien, Australien und der Antarktis. USGS Vor ~ 220 Millionen Jahren (Trias): Die Kontinente bilden eine einzige zusammenhängende Landmasse: (aus dem Griechischen: alle Erdteile zusammen ); um sie herum befindet sich ein gewaltiger Urozean. 40

Arbeitsblatt 3 zur Sendung Das Tier in Dir (1) im Stammnummer 4683256 Von vergangenen Erdzeitaltern Setze die folgenden Begriffe im Schaubild ein! Fische Erde Reptilien Vögel Amphibien Dinosaurier Wirbellose Lebensspuren Würmer Mensch Säugetiere Säugetiere Notiere mithilfe der folgenden Hinweise die Namen der gesuchten Erdzeitalter an der richtigen Stelle der Uhr des Lebens! Die Kreide ist die große Zeit der Dinosaurier. Die Epoche bis vor etwa 500 Millionen Jahren heißt Kambrium. Darauf folgt das Ordovizium. Im Quartär erscheinen die ersten Menschen. Zuvor entfalten sich Säugetiere und Vögel im Tertiär. Erste Reptilien treten im Karbon auf, erste Amphibien im Devon. Vor dem Kambrium liegt das Präkambrium. Die Zeit zwischen Ordovizium und Devon heißt Silur. Zwischen Kreide und Trias liegt das Jura. 2 65 140 und Vögel 205 Fischsaurier, Flugechsen Erste 250 355 415 290 Säugetierähnliche Reptilien Erste Landpflanzen Perm 4,5 Milliarden Frietsch (Zeichnungen); Grafik: Swen Panten GmbH 445 Erste 3,4 Milliarden 495 545 Millionen 41

Arbeitsblatt 4 zur Sendung Das Tier in Dir (1) im Stammnummer 4683256 Vom Aufbau der Zellen Schau dir die Zeichnung der menschlichen Körperzelle genau an. Fülle dann den beschreibenden Lückentext zu den Funktionen der Zellbestandteile darunter aus! Mikrotubuli Golgi-Apparat Endoplasmatisches Retikulum Ribosom Zellkern Mitochondrium Kernpore Nukleolus Vesikel Lysosom Zellmembran Die umschließt die gesamte Zelle, sie bietet einerseits Schutz, ist andererseits aber auch für bestimmte Stoffe, die die Zelle versorgen, durchlässig. Die bläschenartigen können beispielsweise durch Verschmelzung mit der Zellhaut bestimmte Stoffe nach außen abgeben. Der ist meist ein großes rundes Gebilde im Zellkörper, hier wird die gesamte Erbinformation eines Lebewesens gespeichert. In ihm liegt der ebenfalls kugelförmige (Kernkörperchen), der bei der Zellteilung eine wichtige Rolle spielt. Das endoplasmatische ist ein netzförmiges Gebilde, welches den Stoffwechsel der Zelle regelt. Auf ihm sitzen die, die für die Reproduktion des Erbguts verantwortlich sind. Ähnlich aufgebaut ist der, der die Sekretbildung jeder Zelle reguliert. Die sind die Kraftwerke der Zelle. Sie verwandeln Nahrung in Energie. Zu erkennen sind sie an ihrer eher ovalen Form und den eingeschnürten Strukturen in ihrem Inneren. Frietsch 42 Über röhrenförmige wird die gesamte Zelle mit lebensnotwendigen Stoffen versorgt. Sie sind also das Transport- und Stabilisierungssystem in den Mini-Bausteinen des Lebens.

Arbeitsblatt 5 zur Sendung Das Tier in Dir (1) im Stammnummer 4683256 Von fremden Wörtern und bekannten Erklärungen Im Film tauchen einige Fremdwörter auf, zum Beispiel Fachbegriffe oder Tiernamen. Wiederhole sie, indem du das Rätsel löst! Die Lösungsbuchstaben ergeben, richtig geordnet, ein weiteres Fremdwort, das allerdings wohlbekannt sein dürfte. Notiere seine Bedeutung. 1. Name einer Spitzhörnchenart: 2. Erdzeitalter vor ungefähr 500 Millionen Jahren: 3. Eiweißstoff in Knochen: 4. Einzeller: 5. Verwandter des Lanzettfischchens: 6. Quallenart: 7. Vorläufer der Wirbelsäule: 8. Kraftwerke der Zellen: Lösungswort: = 43