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Wege zur Artenkenntnis
(2019)
Der Rückgang an biologischer Vielfalt ist eine weltweite Bedrohung und trotz weitrei-chender Zustimmung zur Dringlichkeit von Maßnahmen schreitet der Verlust voran. Der Schutz und Erhalt biologischer Vielfalt wird deshalb als eine der dringendsten Umweltaufgaben angesehen, was allerdings nicht ohne Einbezug der Öffentlichkeit geschehen kann. Untersuchungen zeigen aber, dass vor allem in hochindustrialisierten Ländern die Wahrnehmung von Arten gering ist und möglicherweise dazu führt, dass Menschen den schleichenden Verlust an biologischer Vielfalt gar nicht erkennen. Über den Umfang und die Qualität von artenkundlichem Unterricht in der Primarschule in der Schweiz und die Förderung von Artenkenntnissen durch die Familie und andere Personen ist allerdings nur sehr wenig bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb in vier komplementären Studien untersucht, welche Pflanzen und Tiere des Siedlungsraums Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe im Kanton Bern kennen und wie sich Artenkenntnis entwickelt.
Erstmals wurden mit Hilfe einer großen Zahl an Arten (69 Pflanzen- und 67 Tierarten), die als Bilder vorgelegt wurden, die Artenkenntnisse von 241 Schülerinnen und Schülern der Mittelstufe im Kanton Bern und ihrer 14 Lehrpersonen ermittelt. Neben soziodemografischen Daten wurden zudem auch die Naturerfahrungen der Kinder erhoben. Weiterhin wurde mit Hilfe leitfadengestützter Interviews untersucht, welche Erfahrungen 47 Schülerinnen und Schüler, die bereits an der Fragebogenstudie teilgenommen hatten, beim Kennenlernen von Arten machen, auf welche Merkmale sie sich dabei stützen und für wie bedeutsam sie Artenkenntnisse halten. Zudem wurden nach fünf Jahren 22 Schülerinnen und Schüler der ersten Kohorte erneut zu ihrer Artenkenntnis und der Bedeutung von Artenkenntnissen befragt.
Die Ergebnisse zeigen, dass zwischen der korrekten Benennung von Pflanzen- und Tierarten sowohl bei den Schülerinnen und Schülern als auch bei ihren Lehrpersonen ein positiver Zusammenhang bestand. Am häufigsten wurden von den Kindern Löwenzahn (Taraxacum officinale), Wald-Erdbeere (Fragaria vesca), Himbeere (Rubus idaeus), Große Brennnessel (Urtica dioica) und Rosskastanie (Aesculus hippocastanum) korrekt benannt. Bei den Tieren waren es Rotfuchs (Vulpes vulpes), Igel (Erinaceus europaeus), Zwergfledermaus (Pipistrellus pipistrellus), Feldhase (Lepus europaeus) und Wildschwein (Sus scrofa). Mit zunehmendem Alter der Schülerinnen und Schüler nahm die korrekte Benennung der Pflanzen- und Tierarten im Querschnittvergleich ab, wobei Jungen eine bessere Kenntnis der vorgelegten Tierarten hatten als Mädchen. Kinder, die mit beiden Elternteilen weder Deutsch noch Schweizerdeutsch sprachen, und Kinder, die ihre Naturerfahrungen, Begegnungen mit Pflanzen und Tieren und die Auseinandersetzung mit spezifischen Merkmalen der Lebewesen hauptsächlich im schulischen Kontext gemacht hatten, wiesen die niedrigste Artenkenntnis auf. Das Vorhandensein von Bäumen und einem Garten, die Verantwortung für Lebewesen und die Benennung von Pflanzen und Tieren durch Erwachsene im engeren Umfeld war für die Artenkenntnis förderlich. Die Lehrpersonen konnten deutlich mehr Pflanzen, aber auch mehr Tiere korrekt benennen als ihre Schülerinnen und Schüler. Je älter und damit berufserfahrener eine Lehrperson war, desto besser war ihre Kenntnis der gezeigten Pflanzen- und Tierarten. Zwischen der Anzahl der durch die Lehrpersonen korrekt benannten Pflanzen- und Tierarten und derjenigen ihrer Schülerinnen und Schüler bestand allerdings kein signifikanter Zusammenhang.
Mit dem Kennenlernen von Pflanzen verbanden die Kinder vor allem sinnliche Erlebnisse wie zum Beispiel den unangenehmen Kontakt mit Brennhaaren. Sie erinnerten sich aber auch an die Zubereitung von Gerichten aus Kräutern. Mit dem Kennenlernen von Tieren verbanden die Kinder vor allem Beobachtungen, die sie alleine oder mit anderen Personen gemacht hatten. Eltern und Großeltern halfen beim Kennenlernen von Arten mehr als die Schule oder die Medien. Es bestand ein positiver Zusammenhang zwischen der Artenkenntnis der Kinder und der Anzahl Merkmale, mit denen sie die Arten beschreiben konnten. Bei den Pflanzen achteten die Kinder vor allem auf den Stängel, die Behaarung, die Blätter oder die Früchte und weniger auf die Blüte. Bestimmungshilfen für Kinder sollten deshalb stärker auch vegetative Pflanzenteile in den Vordergrund stellen. Bei den Tieren wurde deutlich, dass die Kinder mehr Merkmale als bei den Pflanzen beschreiben konnten, dass aber fachwissenschaftlich entscheidende Merkmale für die Bestimmung, wie die Dreiteiligkeit des Insektenkörpers, für Schülerinnen und Schüler keine auffälligen Merkmale darstellten.
Die Kenntnis einheimischer Pflanzen- und Tierarten schätzte die Mehrheit der befragten Kinder zum ersten Befragungszeitpunkt, aber auch fünf Jahre später als wichtig ein. Sie wollten häufige Arten des Siedlungsraums kennenlernen, da es zur Allgemeinbildung dazugehöre und auch nützlich sei. Dass in der Erhebung nach fünf Jahren drei Viertel der Jugendlichen eine bessere Kenntnis der ihnen vorgelegten Pflanzen- und Tierarten aufwiesen, ist vermutlich in ihrem persönlichen Interesse begründet.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Aufmerksamkeit der Kinder für Merkmale von Pflanzen und Tieren eng mit ihrer Artenkenntnis und damit mit der Wahrnehmung von Vielfalt in der Natur verbunden ist. Das familiäre Umfeld ist für das Kennenlernen von Arten sehr wichtig. Fällt es weg, muss die Schule diese Aufgabe verstärkt wahrnehmen, um so zu einem Verständnis von biologischer Vielfalt beizutragen. Der Vermittlung organismischer Kenntnisse in der Aus- oder Weiterbildung von Lehrpersonen kommt deshalb eine wichtige Rolle zu.
Um den ökologischen, sozialen und ökonomischen Herausforderungen einer ganzheitlich gedachten Nachhaltigkeit auf regionaler und globaler Ebene heute wie in Zukunft begegnen zu können, ist Bildung international als ein Schlüsselelement zur Erreichung einer nachhaltigen Entwicklung bestimmt worden. Seit nahezu 30 Jahren wird deshalb das Bildungskonzept der Bildung für eine nachhaltige Entwicklung (BNE) politisch verfolgt und von der Wissenschaft stets weiterentwickelt und adaptiert. Nachdem in Deutschland auf Bundesebene in der Vergangenheit einzelne Modellprogramme durchgeführt wurden, fand inzwischen seit 2016 eine Verankerung der BNE in den Bildungsplänen des Landes Baden-Württemberg als eine von sechs Leitperspektiven statt. Jedes Unterrichtsfach hat seinen spezifischen Beitrag zur Anbahnung der einzelnen Leitperspektiven zu leisten. Dem Fach Biologie wird in diesem Zusammenhang ein hervorgehobenes Potenzial zur Realisierung von BNE beigemessen. Insbesondere die an das Fach angelehnte Schulgartenarbeit rückte in letzter Zeit in den Mittelpunkt politischen und wissenschaftlichen Interesses.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Verknüpfung des Lernorts Schulgarten mit einer BNE. Die im Sinne eines Mixed-Method-Ansatzes durchgeführte Fallstudie verfolgte drei wesentliche Ziele. Zunächst wurde in einem ersten Schritt das BNE-bezogene Lernpotenzial ermittelt, das Lehramtsstudierende mit ihrer eigenen Arbeit in einem Lerngarten verbinden. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf dem Verständnis der angehenden Lehrkräfte von Nachhaltigkeit und der im Rahmen von BNE angestrebten Gestaltungskompetenz, welche die Studierenden später bei Schüler*innen gemäß dem Bildungsplan anbahnen sollen. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wurden anschließend forschungsgestützt Unterrichtseinheiten mit entsprechenden Materialien entwickelt, die die Realisierung von BNE im Rahmen von bzw. in Anlehnung an Schulgartenarbeit ermöglichen sollen. Abschließend wurde eine Auswahl dieser Materialien evaluiert.
Die Studierenden stimmten dem Lernpotenzial ausgewählter BNE-bezogener Kompetenzen bei der Arbeit im Lerngarten zwar zumeist (tendenziell) zu, allerdings erkannten sie nur vereinzelt die Möglichkeiten, die Schulgartenarbeit bietet, um globales Lernen zu realisieren oder generationenübergreifende Bezüge herzustellen. Dies sind jedoch wesentliche Grundgedanken der Gestaltungskompetenz. Durch die gezielte Materialentwicklung konnte die Wahrnehmung der Studierenden dahingegen verändert werden, dass sie mit der Schulgartenarbeit auch globales Denken verbanden. Hinsichtlich einzelner der zwölf Teilkompetenzen, die die Gestaltungskompetenz konkretisieren, zeigten sich bei den Studierenden Verständnisprobleme. Zudem wiesen viele Studierende kaum oder gar keine globalen und generationenübergreifenden Denkmuster auf. Demnach kann bei den angehenden Lehrkräften im Lerngarten von einem unvollständigen Verständnis der zu vermittelnden Gestaltungskompetenz ausgegangen werden. Des Weiteren wurden bei den Studierenden zahlreiche inhaltliche Überschneidungen im Verständnis der einzelnen Teilkompetenzen festgestellt. Offensichtlich sind diese nicht trennscharf abzugrenzen. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wurden zwei Ansätze erarbeitet, wie das Konstrukt der Gestaltungskompetenz im Rahmen von Schulgartenarbeit abgewandelt beibehalten und an die Studierenden herangetragen werden könnte.
Die vorliegende Studie kann ein Beitrag dazu liefern, die Praktikabilität der Gestaltungskompetenz mit ihren Teilkompetenzen für den Einsatz zum Beispiel in der Unterrichtsvorbereitung oder –durchführung von Schulgartenarbeit besser einschätzen zu können. Eine Übertragung der Ergebnisse auf andere schulische Lehr- und Lernarrangements ist anzunehmen, wurde in der vorliegenden Studie jedoch nicht überprüft. Ebenso konnte aufgezeigt werden, welche BNE-bezogenen Kompetenzen durch Schulgartenarbeit nach Einschätzung von Studierenden, die selbst im entsprechenden Lernsetting aktiv wurden, im Besonderen angebahnt werden können.
Pollution through anthropogenic activities is a major threat for freshwater ecosystems. Metals are a relevant group of contaminants that affect aquatic organisms, communities, and ecosystems. This thesis aims at examining the effects of metal pollution across different levels of biological organisation in the anthropogenically degraded environment of the German River Rhine system and at discussing the role of the freshwater snail Theodoxus fluviatilis as an indicator organism. A field investigation to detect the effects of metal pollution at the macroinvertebrate community level in the River Rhine system shows that the measured metals are less relevant than geogenic originated factors at the sampling sites (paper 1). Additionally, the community structure is strongly characterised by a separation of non-native taxa in the River Rhine and native taxa in its tributaries. This indicates that the occurrence of invasive species could possibly be a factor structuring the macroinvertebrate community to such a high extent that the effects of other stressors are masked. Regarding the effects of metal pollution on the population, organism, and physiological level of the Danubian form of T. fluviatilis in the River Rhine, only the metal chromium affects the snail specimens negatively (paper 2). As the Danubian T. fluviatilis seems to be able to cope with the partly high concentrations of copper and zinc at the sampling sites, its suitability as an indicator for metal pollution is questionable. However, in the practice of Rhine monitoring, a distinction between the two occurring, phylogenetically different forms of T. fluviatilis is not made, though the original, native indicator has been replaced by the presumably more tolerant non-native Danubian form. An intraspecific variability in T. fluviatilis is assumed, for what first indications are found regarding differences in the infection of the two forms with parasitic trematodes (paper 3). The investigations about a possible intraspecific variability have to be complemented by comparative laboratory analyses, for which purpose an experiment with the two forms of T. fluviatilis is developed (paper 4). The results of this thesis show that investigations about the effects of pollutants in ecosystems should encompass a variety of responses across different levels of biological organisation, as well as the co-occurrence and interaction of various abiotic and biological stressors. Further, a possible intraspecific variability in the indicator organism T. fluviatilis has to be included in the monitoring strategies and ecological assessment of the anthropogenically degraded River Rhine system.
Ziel dieser Studie ist es, Schülervorstellungen, im Elsass und in Baden-Württemberg, in Grund- und weiterführenden Schulen zum Lebenszyklus der Blütenpflanzen zu untersuchen, mögliche Einflussfaktoren aufzuzeigen und Hauptlernhindernisse zu ermitteln. Drei Elemente gliedern diese Doktorarbeit: 1) eine Vorstudie mit Hilfe von Interviews (n=49), 2) eine Kontextanalyse der naturwissenschaftlichen und im soziokulturellen Bereich liegenden Referenzen, der “zu lehrenden Curricula” anhand von Bildungsplänen und Schulbüchern, und der “unterrichteten Curricula”; 3) eine Hauptstudie anhand von Fragebögen (n=1388). Die Erhebungsinstrumente enthielten Fragen zu Schlüsselkonzepten (Samen, Blüte, Frucht) und Prozessen (Bestäubung, Befruchtung, Frucht- und Samenbildung, Verbreitung), die den Lebenszyklus der Blütenpflanzen charakterisieren. Insbesondere wurden Schüler geben, verschiedene Entwicklungsstadien einiger Pflanzen in eine Reihenfolge zu bringen und diese zu erklären. Unterschiedliche Denkmodelle konnten aus den Ergebnissen abgeleitet werden. Die Konzeptualisierung des pflanzlichen Lebenszyklus ist von der sexuellen Fortpflanzung abhängig und somit auch von Pflanzentypen (zum Beispiel Blume, im alltagssprachlichen Sinn oder Früchte tragende Bäume). Kulturelle Unterschiede konnten ebenfalls ermittelt werden.