570 Biowissenschaften, Biologie
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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occurring, phylogenetically different forms of T. fluviatilis is not made, though the original, native indicator has been replaced by the presumably more tolerant non-native Danubian form.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.
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.
This thesis is concerned with the current situation and future developments of environmental education in Kosovo. Ecological problems in Kosovo have accumulated over decades as a consequence of the uncontrolled use of natural resources, a growing industrial production with a high level of pollution, and a lack of appropriate policies, laws, and institutions which could treat the problems. Air, water and soil pollution, waste problems and a severe loss of biodiversity are the main environmental threats. The integration of education for sustainable development (ESD) into all levels of education is one of the key priorities in Kosovo’s environmental action plan. However, at present it is not even known how environmental education (EE) is integrated in the country’s educational system. In a first step, all official textbooks and the national curriculum of Kosovo were thus scrutinized to identify how many and which environmental topics were included, in which subjects and grades they were taught, and which teaching approaches were used. In a second step, a written questionnaire was sent to a representative sample of biology, geography, chemistry and civic education teachers (overall 244 persons) to investigate the integration of EE in high schools (optional upper secondary education) in Kosovo. In a third step, in-depth interviews with 18 of these high school teachers were carried out to extend and deepen the discussion of their responses in the questionnaire. In a fourth step, a toolkit on EE / ESD was developed and introduced to nine high school teachers during a one-day inservice workshop. In a fifth step, structured observations were used to investigate the impact of the workshop on high school teachers’ performance in the classroom. Only 15 out of 130 books, most of them for biology teaching, included environmental topics. Environmental topics were most prominent in textbooks for grade 8, 10 and 12, whereas they were almost lacking at the primary-school level. Most environmental teaching units provided pupils with mere environmental / ecological information (91%). The other units aimed to raise pupils’ awareness of environmental values, critically reflected links between the natural, social and cultural environment, and demonstrated the importance of a healthy environment for human health, quality of life and sustainable development. They were most prominent in books for civic education. However, no environmental unit promoted pupils’ action competence. High school teachers were found to focus on various kinds of pollution and hazards of pollutants. Teachers’ choice of topics was highly relevant, place-based and linked to the experiences of pupils, but excluded sustainability issues such as the loss of biodiversity. EE was approached in three ways. The first approach critically reflected links between the natural, social and cultural environment, while the second approach was characterized by knowledge submission of environmental facts. The third approach aimed at capacity-building and, in the sense of ESD, understood learning as process-oriented, participatory and action-oriented. However, this approach was rather uncommon, most likely due to insufficient teacher preparation, classes that were too large (up to 50 pupils), and lack of little time (just one hour per week for EE). These constraints also restricted outdoor activities. Nevertheless, in view of the interviewees ideal EE would mean outdoor education, field work and other place-based, capacity-building practical experiences, and the development of critical thinking skills. Teachers were rather satisfied with the one-day inservice workshop and stated that they had learned something new. Moreover, they liked the new toolkit and thought it practicable for use in school. However, one year later it was obvious that without support from head teachers and colleagues the toolkit was not used in schools. The study found that before the workshop teacher talk accounted for more than 90% of all lesson time and pupil-initiated talk constituted less than 10% within a typical 45-minute lesson. After the workshop, teacher talk significantly decreased and pupil talk significantly increased. Moreover, pupils were found to be engaged in small activities suitable for ESD. In conclusion, there is a strong need for new textbooks on EE / ESD in Kosovo. However, without providing teachers with skills suitable for ESD, they will most likely continue to lecture and pupils will continue to only memorize the material. Moreover, novel teaching and learning approaches need engagement from credible leaders within the institutions. Especially head teachers should thus be incorporated in the implementation of new teaching material and approaches, and training courses on EE and ESD for school principles, administrators, and of course teachers, should be offered.