PHSG-Umweltbiologie

Kurs 2005 www: Wald, Wasser & Web
Ökologische Exkursionen
Lebensraum WALD und WASSER kennen lernen
BIO-Startseite Pflanzenbestimmungsliteratur
.....Stand:.20.08.2005

KURSPROGRAMM WALD- und WASSER-EXKURSIONEN: 27.08.2005 ganztags/ 31.08.2005 Nachmittag

Teilprogramm WALD


Das folgende Programm ist ein Maximalprogramm. Es können in der zur Verfügung stehenden Zeit nicht alle Übungen durchgespielt werden. Das Interesse der Kursteilnehmenden steht bei der Auswahl im Vordergrund!

FAKTOR BIOLOGIE (biotische Faktoren)

1. Pflanzenkenntnisse: Pflanzen beobachten und kennen lernen
Welche krautigen Pflanzenarten und welche Sträucher/Bäume machen die Vielfalt des Lebensraumes Wald aus?
Kreieren Sie eine eigene Pflanzenart und lassen sie diese durch andere entdecken.
Ein Überblick zu verschiedenen Bestimmungsmethoden und Bestimmungsliteratur und CD-ROM "Flora Helvetica 2.0" . Beim Kennen lernen
sollten primär interessante Merkmale, wie z.B. ökologische Aussagekraft, Wirkung als Heilpflanze, weitere Nutzungsmöglichkeiten, volkskundliche Aspekte, Einsatz für Versuche u.a. im Zentrum stehen.

  • verschiedene Bestimmungstechniken
  • kreative Verfremdung von Pflanzen


2. Waldboden als Lebensraum: Bodentiere
Wer lebt überhaupt im Waldboden? Lassen sich diese Erdbewohner mit einfachen Mitteln sichtbar machen und grob einteilen/systematisieren?
Entnahme von Bodenproben für den "Feldschüttelbecher" bzw. Berlesetrichter für das Schulzimmer ---> Bodentiere unter dem Stereomikroskop betrachten!

  • verschiedene Sammeltechniken von Bodenorganismen
  • mit verschiedenen "Grobschlüsseln" Bodentiere einordnen


3. Beobachtungen zum Naturrecycling: Unsichtbare Bodenarbeiter (Mikroorganismen)
sowie Frass- und andere Tierspuren
Sind Spuren der "Waldnutzung" durch Organismen der Gruppe der Zersetzer mit blosser Beobachtung überhaupt sichtbar?
Sammeln von Buchen- und Ahornblättern in verschiedenen Stadien des Abbaus (Streuschicht). Vergleich der Frassspuren und Zersetzungsgrad mit der bereitgestellten Literatur.
Was für weitere Spuren hinterlassen Tiere?


FAKTOR ENERGIE

4. Ökofaktor Licht: Lichtklima
Was für ein "Lichtklima" herrscht in einem Wald an verschiedenen Standorten/Stockwerken verglichen mit einem freien Feld?
Bestimmung der Lichtintensitäten mit Luxmetern an verschiedenen Orten:

  • im Wald auf den verschiedenen Stockwerkhöhen (Boden [= Moosschicht], Krautschicht, Strauchschicht)
  • entlang eines horizontalen und eines vertikalen Gradienten Waldinneres - Wiese bzw. Stockwerkschichten


5. Pflanzen als Bioindikatoren: Lichtbioindikatoren
Wachsen Pflanzen rein zufällig irgendwo im Wald, unabhängig vom Lichtklima? Lassen sich gar "Lichtbioindikatorpflanzen" (= Lichtzeiger) finden?
Bestimmung des relativen Lichtbedarfs
einiger Pflanzen und der "Bandbreite" (= Lichtamplitude), in der sie vorkommen.

  • Welche Pflanze(n) eignet sich als Licht-Bioindikator?
  • Vergleich mit Literaturangaben


6. Beobachtungen zum Lichteinfang durch Blätter: Lichtmosaik, Licht- und Schattenblätter
Können sich Pflanzenblätter nach den vorherrschend einfallenden Licht orientieren bzw. optimal ausrichten? Sind sie morphologisch/anatomisch an verschiedene Lichtstärken angepasst?
Lichtmosaik: Beobachtung der Stellung der Blätter zum einfallenden Licht und ihre gegenseitige Beschattung.
Licht-/Schattenblätter: Vergleich von Blättern vom Rand einer Baumkrone bzw. aus dem Stammesinneren (Bsp. Rotbuche) und Erfassung der Unterschiede wie Grösse, Farbe, Festigkeit u.a.

  • Beobachtungen bezüglich Lichteinfang bei z.B. Ahorn
  • Licht-/Schattenblätter bei Buchen


7. Ökofaktor Energie: Energieeinstrahlung
Wie gross ist die einfallende Energiemenge an bestimmten Standorten und wie kann man diese abstrakten Messwerte veranschaulichen?
Bes
timmung der eingestrahlten Energiemenge (sog. Globalstrahlung) in kJ/m2:

  • im Wald auf einer der Stockwerkhöhen (Boden [= Moosschicht], Krautschicht, Strauchschicht)
  • Bezugswert: Gesamtenergieeinstrahlung (Globalstrahlung) an völlig unbeschattetem Ort wie Wiese
  • Veranschaulichung der "abstrakten Energiemengen": Wie lange müsste die aktuell gemessene Energie einstrahlen, um auf 1 m2 (bzw. 1 ha = 104 m2) den Energiewert, der z.B. in 1 kg Brot steckt, zu erhalten?


8. Ökofaktor UV-Strahlung: Schutzschild Pflanzen?
Ist UV überhaupt messbar vorhanden und wie lässt sich diese Strahlungskomponente abschirmen? Ist der Wald "UV-sicherer" Aufenthaltsort?
Bestimmung an verschiedenen Standorten (im Freien, im Wald, über und unter sonnenbeschienenen Pflanzenblättern) die einfallende freie und abgeschirmte UV-Strahlung.

  • Messwerte an verschiedenen Standorten und unter verschiedenen Objekten (z.B. Bäume, Einzelblätter verschiedener Pflanzenarten)
  • Was schirmt diese Strahlung am wirkungsvollsten ab (verschiedene einzelne Pflanzenblätter, Walddach, andere Materialien z.B. Papier, Alufolie, durchsichtige Haushaltfolie, Sonnenbrillengläser)


FAKTOR KLIMA
9. Klimafaktoren Temperatur/Luftfeuchtigkeit/Luftbewegungen: Waldklima
Was macht den Aufenthalt in einem Wald so angenehm? Worin unterscheidet sich das "Waldklima" z.B. von einem "Wiesenklima"?
Bestimmung der Temperaturen und die relative Luftfeuchtigkeit im Waldesinnern (in den verschiedenen Stockwerkschichten) und auf der Wiese. Bestimmung der Windgeschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Standort (z.B. freie Wiese, Waldrand, im Waldesinneren, auf verschiedenen Höhen [z.B. 5 cm über Bodenhöhe, 50 cm ü.B., 1 m ü.B., 2 m ü.B.])

  • Messwerte an verschiedenen Standorten erfassen und vergleichen


10. Evaporations- und Transpirationsmessung: Verdunstung (= Evaporation, Physik) gegen kontrollierte Verdunstung (= Transpiration, Biologie)
Was für ein Verdunstungsstress (Wassersog) herrscht in einem Wald an den verschiedenen Standorten ? Wieviel Wasser geben bestimmte Pflanzenarten an vergleichbaren Standorten überhaupt ab?
Bestimmung der Verdunstung (Evaporationsmessung) und der pflanzlichen Transpiration an verschiedenen Standorten ((z.B. Waldesinnere, Waldrand, freies Feld).

  • Vergleich der Evaporations- mit den Transpirationswerte


11. Oberflächentemperaturen Pflanzenblatt vs. anderer Materialien
Sind Pflanzen der heissen Sonnenstrahlung wehrlos ausgesetzt oder können sie ihre Oberflächentemperaturen regeln?
An einigen geeigneten Standorten werden die Oberflächentemperaturen mit einem IR-Thermometer bestimmt. Die Temperaturen der verschiedenen Objekte (Pflanzenblatt, Sonnen- und Schattenblatt; Holz, Metallstück sowie Objekte verschiedener Farben (z.B. weiss, schwarz, grün) werden an Orten intensiver Sonneneinstrahlung (z.B. Wald, freie Wiese) verglichen.

  • Messergebnisse an verschiedenen Standorten und Materialien erfassen und interpretieren


FAKTOR MENSCH

12. Luftqualität, Bsp. Ozonbelastung
Sind Pflanzen (und natürlich) Menschen an heissen Sonnentagen tatsächlich einer mit einfachen Mitteln messbaren Ozobelastung ausgesetzt?
An heissen Tagen steigt die Ozobelastung nicht selten über den gesetzlich vorgegebenen Grenzwert. Kann man Unterschiede in der Ozonkonzentration in einem Wald verglichen mit einem freien Stück Landschaft (z.B. Wiese) feststellen?


13. Umweltplage Lärm: Lärmschutz Pflanzen/Wald
Schirmen Pflanzenbestände (Bsp. Einzelbaum, Hecke, Wald [Waldrand, 20, 50, 100 m im Waldesinnern]) vom Lärm ab? Welche Geräuschquellen sind besonders "hartnäckig"?

  • Messwerte an den verschiedenen Standorten erfassen, protokollieren


FAKTOR ERLEBEN

14. Wald als spannender "Lernort": Aussergewöhnliche Fragen, Antworten, Aktivitäten
Der Wald lädt ein zu vielen Beobachtungen und daraus resultierenden Fragen ein, wenn interessante Auslöser gewählt werden.


15. Wald als "Sinnesort": Erleben der sinnlichen Seite des Waldes
Der Wald ist ein Ort, um unsere Sinne wieder zu beleben, einzelne Sinne auszuschalten oder ihnen grössere Beachtung zu schenken..

Wählen Sie noch 1-2 weitere Übungen aus und stellen Sie sie kurz im Auswertungsbericht schriftlich vor!


Bildberichte Exkursionen.

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Lebensraum WALD und WASSER kennen lernen
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.....Stand:.20.08.2005

Teilprogramm WASSER


FAKTOR ERLEBEN

1. Erlebnis Wasser
Übungen und Sinneserfahrungen, um Vorwissen zu aktivieren und Neugier auf die wissenschaftliche Methodik zu wecken.


FAKTOR BIOLOGIE

2. Makroskopisch-biologische Wassergütebeurteilung eines Fliessgewässers (Bioindikation)
Bestimmung der Fliesswasserqualität mit Hilfe einer vereinfachten, schulgeeigneten Methode.


3. Planktonbetrachtungen
Ein erster Einblick mit einem Feldmikroskop an Aufwuchsalgen.


FAKTOR MIKROBIOLOGIE

4. Mikrobiologische-hygienische Untersuchung des Gewässers
Erfassung der hygienischen Qualität des Wassers mit 2 Hygieneparametern.

2.1: KBE-Test: Abschätzung der Gesamtkeimzahl bzw. Koloniezahl (KBE [Kolonie-bildende Einheiten])
Eine plötzliche Erhöhung der Koloniezahl kann zum Beispiel bei Grundwasser auf eine Überforderung der Filtrationskraft des Bodens (Regenperiode, Schneeschmelze) oder auf mangelnde Entkeimung hindeuten, in einem Oberflächengewässer auf eine Verunreinigung durch Abwasser.


2.2: EC-Test: Escherichia coli und coliforme Fäkalienbakterien
Als sicherer Fäkalienindikatorkeim wird hauptsächlich das Bakterium Escherichia coli benutzt. E. coli wird in grosser Zahl im Darminhalt des Menschen und warmblütiger Tiere angetroffen. Ihr Nachweis im Wasser gilt als Zeichen einer fäkalen Verunreinigung mit allen sich daraus ergebenden Konsequenzen: pathogene (krankheitserregende) Mikroorganismen, Seuchengefahr, Übertragungsgefahr. Wenngleich nur etwa 10% aerob wachsende (O2-bedürftige) Bakterien im menschlichen Stuhl vorhanden sind, knapp 2% davon sind Colibakterien, so scheidet der Mensch doch täglich etwa 500 Billionen (5 x 1014) bis zur einer Trillion (1015) Colibakterien aus.



FAKTOR CHEMIE/ PHYSIK

5. Chemisch-physikalische Analyse auf Schlüsselparameter
Bestimmung des "Momentanzustandes" des Gewässers mit ausgewählten chemisch-physikalischen Parametern mittels verschiedener feldtüchtiger Wassertests und Messgeräten".

5.1: Physikalische Wasserparameter:

  • korrekte Wasserprobenentnahme
  • Trübungsmessung (mit Messröhre) --> Sichttiefe [cm]
  • Wassertemperatur [oC]
  • Elektrische Leitfähigkeit [µS]
  • Fliessgeschwindigkeit des Gewässers

5.2: Chemische Wasserparameter

  • Sauerstoffgehalt (O2) und Sauerstoffsättigung (% O2)
  • Biologischer Sauerstoffbedarf innerhalb 5 Tagen (BSB5): im Feld ansetzen, nach 5 Tagen im Labor O2-Gehalt bestimmen
  • pH-Wert
  • Phosphatgehalt (PO43-)
  • Stickstoffverbindungen: Ammonium- (NH4+), Nitrat- (NO3-) und Nitritgehalt (NO2-)
  • Alkalität (Säureaufnahmevermögen)
  • Wasserhärte
  • Kaliumpermanganattest



FAKTOR MENSCH

6. Landschaftsökologische Bachbeurteilung
Abschätzung der menschlichen Eingriffe mit Hilfe des Kriterienblattes "Landschaftsökologische Beurteilung"!


Anfragen/Anregungen:
Kurt.Frischknecht@unisg.ch