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Biologie

ab Klasse 7

Die ganzheitliche Betrachtung von Lebewesen, Lebensräumen und die Rolle des Menschen als Teil der Umwelt stehen im Fokus des Biologieunterrichts am Fichte-Gymnasium. Der verantwortliche Umgang mit der Natur aber auch mit dem eigenen Körper und der eigenen Gesundheit setzt Wissen voraus, das wir im Unterricht vermitteln wollen. Von gesunder Ernährung über biochemische Zellvorgänge und Prozesse in Ökosystem bis zum Einsatz für Artenvielfalt: die Kinder und Jugendlichen erhalten biologische Grundlagenkenntnisse die sie befähigen, sich mit gesellschaftspolitischen Fragestellungen ebenso auseinanderzusetzen, wie mit Fragen über die eigene Lebensplanung und –gestaltung.

Im Bildungsplan der 9. Klasse ist in der Einheit zum Thema Genetik auch die Behandlung der Gentechnik vorgesehen. Dabei sollen die SchülerInnen befähigt werden, den möglichen Einsatz von Gentechnik (Landwirtschaft, Tierzucht, Medikamentenherstellung) zu beschreiben und zu beurteilen.

In der 9c wurde dazu im Schuljahr 2020/21 auf der Grundlage der Inhalte einer Webseite (www.schule-und-gentechnik.de) ein Science-Slam entworfen und vor der Klasse vorgetragen. In einem Science-Slam geht es darum, einen Kurzvortrag zu einem wissenschaftlichen Thema innerhalb einer vorgegebenen Zeit zu präsentieren.
Eine Gruppe aus der Klasse 9c wählte dazu das Thema „gentechnisch veränderte Baumwolle“.

Ein Auszug aus dem Material, das die SchülerInnen als Grundlage erhielten:

Baumwolle wird auf knapp drei Prozent der weltweit landwirtschaftlich genutzten Fläche angebaut. Auf circa 33 Millionen Hektar (1ha = 10.000m²) wachsen die Baumwollpflanzen, rund 75 Prozent davon sind gentechnisch verändert. Weniger als ein Prozent stammt dagegen aus biologischem Anbau, jährlich gerade einmal 60.000 Tonnen. Gentechnisch veränderte Baumwolle wird weltweit in 15 Ländern genutzt. An der Spitze liegen Indien, China und die USA. (Stand 2016)[…]

Baumwollanbau im konventionellen Verfahren besteht aus Monokulturen mit Hochleistungssorten, die bis zur Ernte etwa zwanzig Mal gespritzt werden müssen. Ohne Dünger und Beregnung bleiben die Erträge meist gering. Die Beregnung im Wüstenklima bringt die konstantesten Ernten, weil die witterungsbedingten Schwankungen so am besten ausgeglichen werden können.

Quelle: www.schule-und-gentechnik.de/wissen/fallbeispiele/baumwolle/

In ihrem Science-Slam entwarfen die SchülerInnen drei Parteien, einen Sprecher, der in das Thema einführte, eine Gruppe, die die Interessen einer Firma, die gentechnisch verändertes Saatgut herstellt, repräsentierten und eine Gruppe, die Argumente gegen den Anbau gentechnisch veränderter Baumwolle vorbrachte („Umweltaktivisten“).

Der Science-Slam zum Nachlesen

Inhaltlich bezogen sich die SchülerInnen darauf, dass

  • Im konventionellen Baumwoll-Anbau viele Kinder beschäftigt sind
  • Durch Monokulturen ein hoher Einsatz an Pestiziden erforderlich ist
  • Diese oft weder sachgerecht gelagert noch verwendet werden (fehlende Schutzkleidung)
  • Der Baumwoll-Anbau einen enormen Wasserverbrauch erfordert
  • Die Verwendung von Pestiziden zur Verunreinigung des Trinkwassers führt
  • Auch gentechnisch veränderte Baumwolle (Bt-Baumwolle) keine langfristigen Erfolge garantiert, da Schädlinge resistent werden, andere Schädlinge auftauchen und die Ernte gefährden, BT-Baumwolle sich empfindlicher zeigt (z.B. gegen Wasserstress)
  • Gentechnisch verändertes Saatgut oft teurer als konventionelles ist

Im Anschluss wurde in der Klasse diskutiert, dass man als Konsument von Kleidung oft nicht weiß, ob gentechnisch veränderte Baumwolle bei der Produktion verwendet wurde oder nicht, da es dafür keine Kennzeichnungspflicht gibt. Die MitschülerInnen wurden somit dafür sensibilisiert, nicht nur bei Lebensmitteln sondern in Zukunft auch bei Kleidung auf Nachhaltigkeit und Produktionsbedingungen zu achten.

Von Jonah Doll, Mathilda Karcher, Emily Leinweber, Leyla Veltkamp, Monika Schaeffer

Organtransplantationen als Chance: Der zweite Geburtstag

Am 20.09.2019 hatte der Biologie-Profilkurs, K2, besondere Gäste: Monika Gimberlein und Günter Gerich beantworteten alle Fragen rund um das Thema Organspende, das im Rahmen der Unterrichtseinheit Immunbiologie behandelt wurde. Beide Gäste haben die Organspende persönlich durchlebt und schon vor Jahren die Niere eines Spenders erhalten. Diese besondere Erfahrung teilten sie mit dem Kurs, wodurch die Schülerinnen und Schüler ganz besondere Einblicke in das Leben eines Organempfängers erhielten. Es wurde deutlich, dass eine Organspende ein Prozess ist, der das ganze Leben des Empfängers auf Dauer beeinflusst, da beispielsweise ständig Medikamente eingenommen werden müssen, die Nebenwirkungen mit sich bringen, engmaschige medizinische Kontrollen nötig sind und der Körper durch die dauerhafte Einnahme der Medikamente beeinträchtigt wird. Außerdem müssen bestimmte Schutzmaßnahmen getroffen werden, so haben Transplantierte durch die Einnahme von Cortison z.B. ein höheres Risiko für Hautkrebs und dürfen sich nur wenig der Sonne aussetzen.

Trotz alldem zeigten sich Fr. Gimberlein und Herr Gerich sehr dankbar dafür, dass sie die Chance bekamen, mit einem Spenderorgan ein neues Leben zu beginnen. Tatsächlich feiern beide den Tag der Organtransplantation als ihren zweiten Geburtstag, Herr Gerich betonte, dass dieser Tag eine fast größere Bedeutung hat als sein ursprünglicher Geburtstag. Die neue Niere ermöglicht ihnen beiden nun schon seit Jahrzehnten ein Leben, das ohne die Spende nicht möglich gewesen wäre. Die Ersatztherapie (Bauchfell-Dialyse) ist zeitintensiv, kostet Kraft und kann ein funktionierendes Organ nicht ersetzen. Interessant fanden die Schülerinnen und Schüler auch, dass ein Transplantierter seine eigenen Nieren behält (solang keine medizinische Notwendigkeit besteht, diese zu entfernen) und somit drei Nieren im Körper trägt. Frau Gimberlein erwähnte noch einen besonderen Umstand: Als sie ihre Niere erhielt, wurde im gleichen Krankenhaus die zweite Niere des Spenders transplantiert, mit deren Empfängerin sich Frau Gimberlein in Kontakt setzte. Über Jahre hinweg hatte sie eine „Nierenschwester“, zu der sie bis zu deren Tod Kontakt pflegte.

Diese außergewöhnliche Geschichte zeigt, dass eine schwere Erkrankung Menschen auch zusammenbringen kann. Beide Gäste sind ehrenamtlich im Verein „Interessengemeinschaft Nierenkranker Nordbaden e.V.“ tätig und engagieren sich dort zusammen mit und für Menschen, die ein ähnliches Schicksal teilen.

Der offene und völlig neutrale Umgang von Frau Gimberlein und Herr Gerich mit dem Thema Organspende ermöglichte es den Schülerinnen und Schülern sich selbst ein Bild über diese schwierige Thematik zu machen. Ein Besuch, der zum Nachdenken anregte.

Zoe Kuhn, Mareike Farber, Monika Schaeffer

Die Unterrichtseinheit „Lebensräume“, verankert im Curriculum für die zehnten Klassen, wird in Zusammenarbeit mit städtischen Institutionen erweitert. Eine Möglichkeit ist die Fließgewässeranalyse, thematisch vorbereitet im Unterricht, unter Anleitung der Mitarbeiter des Ökomobils Karlsruhe praktisch umzusetzen. Die professionelle Ausstattung dieses High-Tech-Labors auf Rädern ermöglicht eine umfassende Analyse, die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter geben wertvolle Impulse für die Beurteilung der Gewässergüte.

Die Schülerinnen und Schüler arbeiten dabei in vier Teams („Chemie, Physik, Fauna und Strukturgüte“) und erkunden nahe Fließgewässer, wie z.B. die Alb.

Das „Chemie-Team“ beschäftigt sich nach Entnahme einer Wasserprobe mit der Bestimmung von pH-Wert, Sauerstoff-, Ammonium-, Nitrat-, Nitrit- und Phosphat- Gehalt. Das“ Fauna-Team“ dagegen verbringt den Tag direkt am bzw. im Fluss zu, um im Wasser lebende Tiere zu fangen und diese mithilfe von Bestimmungs-schlüsseln zu identifizieren. 

Als physikalische Parameter werden Tiefe, Temperatur, Fließgeschwindigkeit und die elektrische Leitfähigkeit des jeweiligen Flusses aufgenommen und durch das Team “Strukturgüte“ ergänzt, welches den Verlauf des Flusses und die Beschaffenheit des Uferbereiches aufnimmt. Zum Abschluss treffen sich alle Teams wieder im Ökomobil um die einzelnen Ergebnisse vorzustellen und zu einer gemeinsamen abschließenden Einschätzung der Gewässergüte zu kommen.

„Der ganze Tag mit dem Ökomobil hat uns allen sehr viel Spaß gemacht und wir bekamen ein Lob von Herrn Baumgärtner: Er hatte kaum etwas zu tun. Es war toll, dass wir das in der Schule Gelernte auch einmal praktisch umsetzen konnten.“ (Schülerinnen, Klasse 10).

Im Rahmen des Biologie-Profilkurses nehmen die Schülerinnen und Schüler an einem Praktikum entweder im KIT-Schülerlabor oder an Stützpunktschulen im Kreis Karlsruhe teil. Diese Praktika vermitteln zum Beispiel das molekularbiologische Vorgehen bei einem genetischen Fingerabdruck oder einem Vaterschaftstest. Dazu isolieren die Schülerinnen und Schüler zunächst DNA aus ihren Mundschleimhautzellen, vervielfältigen die DNA dann mittels PCR (Polymerase-Kettenreaktion) und trennen die DNA-Fragmente anschließend durch Gel-Elektrophorese auf. Für die Schüler ist dabei eindrucksvoll, dass sie wirklich molekularbiologisch arbeiten dürfen, d.h. kleinste Mengen mit Mikroliter-Pipetten pipettieren, Zentrifugen be- und entladen, Gele beschicken - und natürlich hinterher auswerten. Damit wird ein sehr realistischer Eindruck vermittelt, wie in einem biologischen Labor gearbeitet wird, welche Fingerfertigkeiten benötigt werden und dass gute Versuchsplanung und durchdachte Durchführung die Ergebnisse entscheidend beeinflussen.

M. Schaeffer

"Am Ende der Klasse 10 sollen die Schülerinnen und Schüler die kognitiven und persönlichkeitsbezogenen Fähigkeiten und Voraussetzungen erworben haben, um auf der Grundlage ihres biologischen Basiswissens und im Abwägen von Wissen und Werten zur eigenen Meinungsbildung und zu verantwortlichem Handeln fähig zu sein." (Leitgedanken zum Kompetenzerwerb für Biologie, Bildungsplan 2004)

Ein wichtiges Thema im Rahmen des Bildungsplans ist daher die Untersuchung von Ökosystemen. Laut Bildungsplan sollen die Schülerinnen und Schüler im Rahmen dieser Unterrichtseinheit folgende Kompetenzen erwerben:

  • ein schulnahes Ökosystem erkunden und wichtige Daten erfassen;
  • die Wechselwirkung zwischen Lebewesen eines Ökosystems anhand von Nahrungsketten und Nahrungsnetzen darstellen und den Energiefluss erläutern
  • mit ihrem Wissen über Fotosynthese und Zellatmung die Bedeutung der Energieumwandlung in einem Ökosystem erläutern
  • an Beispielen erläutern, dass sich die Stabilität eines Ökosystems aus dem Zusammenwirken vieler Faktoren ergibt und dass Eingriffe bei einzelnen Faktoren weitreichende und unerwartete Folgen haben können;
  • Ursachen für das Aussterben von Lebewesen an Beispielen erläutern.

Karlsruhe bietet aufgrund seiner Lage in der oberrheinischen Tiefebene zahllose Fließ- und Stillgewässer, die sich zu ökologischen Exkursionen eignen.

Als Beispiel für die Umsetzung am Fichtegymnasium war 2017 der Besuch einer 10. Klasse im Naturschutzzentrum Rappenwört, um dort den Altrhein zu untersuchen. Dazu wurde die Klasse in zwei Gruppen geteilt, eine Gruppe untersuchte das Rheinwasser auf chemische Parameter, die andere Hälfte auf biologische Parameter, d.h. Wassertiere und -pflanzen. Ein Highlight war, dass einem Schüler ein gar nicht so kleiner Flusskrebs in den Käscher ging. Nach etwa der Hälfte der Zeit wurde gewechselt, so dass jeder beide Themengebiete untersucht hatte. Die Ergebnisse wurden zusammengetragen, um in eine abschließende Einschätzung der Gewässergüte des Rheins zu münden.

M. Schaeffer