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Zusammenfassung Die fortschreitende Abnahme der Biodiversität gehört zu den bedeutendsten Umweltproblemen weltweit. Das Verschwinden biologischer Vielfalt wird jedoch von der Bevölkerung kaum erkannt. Um Vielfalt in der Natur überhaupt wahrzunehmen ist es nötig, verschiedene Tier- und Pflanzenarten unterscheiden zu können. Da die Grundlage für diese Artenkenntnis idealer Weise in der Grundschulzeit geschaffen wird, besteht ein großer Bedarf an geeigneten Unterrichtsmaterialien, zum Beispiel in Form von Bestimmungshilfen. Ein wichtiges Hilfsmittel zur Identifizierung von Tier- und Pflanzenarten sind dichotome Bestimmungsschlüssel. In jedem ihrer Bestimmungsschritte wird die Entscheidung zwischen zwei sich gegenseitig ausschließenden Ausprägungen eines Merkmals verlangt. Die Wahl für eine der beiden Beschreibungen führt zur nächsten Entscheidungsfrage und am Ende zum Bestimmungsergebnis. Bei der Verwendung dichotomer Bestimmungsschlüssel werden genaues Betrachten und das Erkennen von Ähnlichkeiten und Unterschieden geübt, was bei Kindern die Fähigkeit zum Ordnen und Klassifizieren von Organismen fördern könnte. In der vorliegenden Arbeit wurde ein dichotomer Online-Bestimmungsschlüssel für Laubbäume für die Anwendung in der Grundschule entwickelt. Der Schlüssel kann auch offline verwendet oder ausgedruckt werden. Dabei ist er sehr flexibel einsetzbar. Er ermöglicht die Bestimmung einer großen Zahl an Baumarten, lässt sich aber auch individuell auf eine kleinere Artenauswahl reduzieren. In diesem Fall werden die nicht notwendigen Beschreibungen und Bestimmungsschritte automatisch unterdrückt. Der Bestimmungsschlüssel konnte aufgrund der hohen Nachfrage mit einer großen Zahl an Befragten evaluiert werden. Diese Daten wurden durch eine Studie mit Schulkindern ergänzt. Dabei zeigten sich unter anderem die hohe Akzeptanz und die gute Anwendbarkeit des Unterrichtsmaterials. In einer explorativen Studie mit Grundschulkindern wurde der Einfluss von Bestimmungsübungen auf die Fähigkeit zum Anwenden von Kriterien und zum Unterscheiden von Baumarten anhand der Laubblätter untersucht. Dabei wurde der dichotome Bestimmungsschlüssel gegen einen einfachen Objekt-Bild-Vergleich getestet. Vor und nach einer Reihe von Bestimmungsübungen wurde die Fähigkeit zum Ordnen von Laubblättern ermittelt und verglichen, welche Metaphern und Kriterien die Kinder beim Beschreiben der Unterschiede zwischen Laubblättern verwendeten. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass Kinder, die einen dichotomen Bestimmungsschlüssel verwendet hatten, Arten sicherer unterscheiden und Kriterien präziser anwenden können als Kinder, die in den Bestimmungsübungen nur mit dem Objekt-Bild-Vergleich gearbeitet hatten.
Im Kontext einer aktuellen globalen Wasserproblematik wird in der vorliegenden Arbeit den Fragen nachgegangen, welche Verfahren es in der Natur sowie im technischen Bereich gibt, Nebel als Wasserquelle zu nutzen und wie Nebelfang im Sachkundeunterricht der Sekundarstufe praktisch thematisiert werden kann. Zu diesem Zweck werden einschlägige Studien zum Nebelfangverfahren verschiedener Tiere und Pflanzen vorgestellt und durch die Ergebnisse eigener Beneblungsuntersuchungen an ausgewählten Kakteengewächsen ergänzt. Weiter werden das unterrichtliche Potenzial von Nebelfang sowie dessen Umsetzbarkeit im schulischen Kontext in der Form eines didaktischen Artikels erörtert.
Es kommt dabei heraus, dass Opuntia microdasys rufida effektiv Wasser aus Nebel beziehen kann und sich sowohl eine Beneblung durch Trockeneis als auch eine Beneblung in einer selbst gebauten Nebelkammer eignet, um das Nebelfangvermögen der Kakteen zu quantifizieren und zu visualisieren. Als Grund für das hohe Nebelfangvermögen von Opuntia microdasys konnten dabei die (mikro-)strukturellen Beschaffenheiten der Dornen sowie deren Distribution auf der Pflanze identifiziert werden. Ein weiteres Ergebnis ist, dass Nebelfang durch großflächige Kunststoffnetze eine praktikable Alternative zu konventionellen Wasserversorgungsverfahren darstellt und sich bereits an verschiedenen Standorten etablieren konnte. Bezüglich künstlicher Beneblungsverfahren kommt als Ergebnis heraus, dass sich Beneblungen mit Trockeneis und Nebelkammer von Schüler/-innen der Sekundarstufe umsetzen lassen, wobei die Arbeit mit Trockeneis gesundheitliche Gefahren birgt und in der Vorbereitung ein deutlich höheres zeitliches Investment erfordert.
Das Thema Nebelfang bzw. künstliche Beneblung ist für Lehrende didaktisch bedeutsam, da es die Schüler/-innen im Erlernen naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen unterstützt, die Bedeutung von Wasser für alle Lebewesen verdeutlicht, als ein Beispiel für die Angepasstheit von Lebewesen an ihre Umwelt verwendet werden sowie zur Erörterung nachhaltigen Handelns dienen kann.