2.3: Verwandtschaft der Arten – Teil 1
| Autoren: | |
| Publikation: | 23.5.2017 |
| Lernstufe: | 3 |
| Übersicht: | Mit den Karten aus der vorherigen Unterrichtsstunde entdecken die Schüler die wichtigen Prinzipien der Klassifizierung von Lebewesen. Sie bestimmen die Merkmale einer Auswahl von 5-6 Arten. |
| Angestrebte Kenntnisse: |
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| Wortschatz: | Merkmal, Verwandtschaft, Verwandtschaftsgrad, Klassifizierung |
| Dauer: | 1 Stunde |
| Material: |
Für jede Schülergruppe:
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Vorbemerkung
In dieser Unterrichtsstunde untersuchen die Schüler die Vielfalt der im und am Meer lebenden Arten. Sie bekommen einen Einblick in die phylogenetische Systematik – die modernste Methodik zur Klassifizierung von Lebewesen. Diese Unterrichtsstunde bildet mit der nächsten Unterrichtsstunde eine untrennbare Einheit.
Wissenschaftliche und pädagogische Anmerkungen
- Für die Klassifizierung könnte man auch die von den Schülern
vorgeschlagenen Kriterien berücksichtigen. Allerdings ist es im
Allgemeinen nicht möglich, diese Kriterien dann auch tatsächlich für
eine Klassifizierung zu verwenden. Der Grund ist einfach: Mit
ihren Kriterien kommen die Schüler in der Regel nie auf ein Ergebnis,
das mit der aktuell geltenden Methodik der Klassifizierung von Lebewesen
– der phylogenetischen Klassifizierung – übereinstimmt.
Das wäre nicht wissenschaftlich und auch unter dem Gesichtspunkt
der Wissenskonstruktion nicht befriedigend.
Die phylogenetische Klassifizierung von Lebewesen basiert auf zahlreichen Kriterien, mit denen jüngere Schüler nichts anfangen können, wie zum Beispiel embryonale oder genetische Merkmale, oder Merkmale, die eine detaillierte Kenntnis der (inneren) Anatomie des Lebewesens erfordern. Hier stoßen wir an die Grenzen des in der Schule umsetzbaren forschenden Lernens. Es ist einfach nicht möglich, dass Schüler – in einer Stunde, mit den Beobachtungsmitteln, die in der Schule zur Verfügung stehen – den Weg nachvollziehen, der Wissenschaftler mehrere Jahrhunderte Forschungsarbeit gekostet hat. - Wir schlagen vor: Die Schüler werden gefragt, welche Merkmale sie vorschlagen würden. Anschließend lässt man sie die Merkmale entdecken, die Wissenschaftler für eine phylogenetische Klassifizierung verwenden. Mit diesen Merkmalen führen die Schüler dann die Klassifizierung durch.
Vor der Unterrichtsstunde kopiert der Lehrer die Arbeitsblätter und schneidet die verschiedenen Karten aus. Er sortiert die Karten in vier verschiedene Umschläge E, F, G und H.
Der Lehrer sollte genügend Vorbereitungszeit für diese Unterrichtsstunde einplanen. Die Schüler werden mit Sicherheit Fragen stellen, die der Lehrer besser beantworten kann, wenn er sich eingehend mit dem Inhalt befasst hat. Er kann sich auch die Unterrichtseinheit "Ordnung in die Biodiversität bringen: Wie klassifiziert man Lebewesen? aus dem Unterrichtsmodul "Biodiversität macht Schule" anschauen.
Das Arbeitsblatt 16 (Merkmale für die Klassifizierung) gibt einen Überblick über die Merkmale, die an den Tieren beobachtet werden können. Das Arbeitsblatt ist für den Lehrer und die Schüler gleichermaßen nützlich.
Ausgangsfrage
Der Lehrer kommt noch einmal auf die in den vorhergehenden Unterrichtsstunden erworbenen Kenntnisse zurück und stellt das heutige Unterrichtsthema vor: "Wir haben gesehen, dass in und am Ozean viele verschiedene Arten leben. Um die Welt um sie herum besser zu verstehen, versuchen Wissenschaftler das Ganze zu ordnen. Sie erstellen Kategorien, Schubladen, um Übersicht zu gewinnen. Könnt ihr euch vorstellen, wie Wissenschaftler, die die Biodiversität der Meere erforschen, Ordnung in diese Vielfalt bringen?".
Die Schüler äußern ihre Ideen. Anschließend erklärt der Lehrer, dass Wissenschaftler Lebewesen "klassifizieren". Sie zu klassifizieren bedeutet, Gruppen von Lebewesen zu bilden, die ähnliche Merkmale haben. Man beobachtet, "was die Lebewesen haben" – also zum Beispiel Augen, Haare/Fell, acht Beine usw. Wichtig ist wirklich nur, "was sie haben" (auf oder in ihrem Körper), und nicht, zum Beispiel, was sie machen (fliegen, schwimmen, unter Wasser atmen usw.).
Ziel dieser Unterrichtsstunde ist es, zu einer Klassifizierung von Lebewesen zu kommen. Wir konzentrieren uns dabei nur auf Tiere (nicht auf Pflanzen), denen wir bereits in der letzten Unterrichtsstunde begegnet sind.
Wissenschaftlicher Hintergrund von Guillaume Lecointre [1]
"In der Wissenschaft möchte man mit einer Klassifizierung erreichen, dass ein Zusammenhang mit der Entwicklungsgeschichte der Lebewesen hergestellt werden kann [...]. Man kann Lebewesen nur dann in Gruppen zusammenfassen bzw. über ihre gemeinsamen Vorfahren reden, wenn man sich darauf konzentriert zu beobachten, was sie "haben", welche Merkmale sie "besitzen". Es ist nicht sinnvoll, sie aufgrund von Merkmalen zu klassifizieren, die sie "nicht haben". Was sie nicht haben, charakterisiert sie überhaupt nicht und sagt auch nichts über ihre Abstammung aus. Wenn man diese Vorgehensweise vor Kindern rechtfertigen möchte, kann man anbringen, dass "sich selbst kennen" unter anderem bedeutet: "Wissen, aus was man besteht und woher man kommt". Man kann zum Beispiel ein Kind bitten, ein anderes Kind zu beschreiben, wobei es nur aufzählen darf, was das andere Kind nicht hat. Anschließend sollen anhand von Merkmalen, die die Kinder nicht haben, Gruppen gebildet werden. Diese Vorgehensweise kann schließlich mit derjenigen verglichen werden, bei der Gruppen nach Merkmalen gebildet werden, die die Kinder "haben". Man kommt ganz schnell zu dem Schluss, dass diese zweite Herangehensweise sinnvoll ist, die erste hingegen nicht."
Klassifizierung: Tiere beobachten und ihre Merkmale bestimmen
Der Lehrer teilt die Schüler in Gruppen ein, idealerweise acht Gruppen, so dass jeweils zwei Schülergruppen den gleichen Satz Karten bearbeiten. Jede Gruppe erhält einen Kartensatz, E, F, G oder H, und beobachtet zunächst eine Weile die ausgeteilten Karten.
Pädagogische Anmerkung
Die Gruppe(n) mit dem Kartensatz G erhält zusätzlich ein Bild einer geöffneten Miesmuschel – dieses zum Beispiel –, da man auf der Karte 13 nicht die beiden Klappen bzw. das Innere der Muschel sehen kann.
Der Lehrer fragt: "Welche Körperteile dieser Tiere sollten wir beobachten, um Ähnlichkeiten oder Unterschiede zu sehen? Haben einige dieser Tiere Gemeinsamkeiten, so dass man sie in einer "Gruppe" zusammenfassen könnte? Schaut euch die Bilder an und macht Vorschläge, nach welchen Kriterien man die Tiere sortieren könnte".
Die Schüler überlegen sich (alle zusammen oder in Gruppenarbeit) mögliche Kriterien, die anschließend an der Tafel aufgelistet werden. Die von den Schülern genannten Kriterien könnten lauten: vier, sechs oder zehn Beine, Haare oder Fell, Flossen, Federn, ein äußeres Skelett, ein Kopf usw. Diese an Tieren beobachtbaren Eigenschaften nennt man Merkmale.
Die Schüler formulieren eine Definition dieses Wortes, zum Beispiel: Ein Merkmal ist eine beobachtbare Eigenschaft eines Lebewesens. Man kann ein Lebewesen anhand seiner Merkmale beschreiben. Merkmale sind zum Beispiel "Haare", "vier Beine", "ein Kopf mit Augen und einem Mund" usw.
Der Lehrer erklärt, dass Wissenschaftler jeden Tag daran arbeiten, Merkmale zu identifizieren – Merkmale, anhand derer man Lebewesen klassifizieren und somit die Natur möglichst gut beschreiben kann. Anschließend teilt er die Schüler in Gruppen ein und verteilt das Arbeitsblatt 16 (Merkmale für die Klassifizierung). In dem Arbeitsblatt sind einige der wichtigsten Merkmale aufgelistet, die Wissenschaftler zur Klassifizierung von Tieren verwenden.
Wissenschaftliche Anmerkung
Die im Arbeitsblatt 16 (Merkmale für die Klassifizierung) angegebenen Klassifizierungskategorien sind zweckmäßig, um den Schülern die Klassifizierungsarbeit zu erleichtern. Die in den einzelnen Kategorien aufgeführten Merkmale berücksichtigen jedoch nicht, dass die einzelnen Merkmale sehr unterschiedliche "Ausführungen" haben können (in der Biologie spricht man von homologen und nicht homologen Merkmalen). Beispiel: Bei der Frage, ob das Tier ein Skelett hat, werden die Schüler zwischen verschiedenen Arten von Skeletten unterscheiden müssen: ein Außenskelett mit Gelenken, ein inneres Knochenskelett usw. Die verschiedenen Skelette sind das Ergebnis unterschiedlicher Ereignisse im Laufe der Evolution. Sie haben lediglich eine gemeinsame Funktion/Aufgabe: den Körper zu "halten". Solche Überlegungen sind für Grundschüler noch sehr schwierig, sie können später, in der Oberstufe, aufgegriffen werden.
Die Schüler gehen die einzelnen Merkmale des Arbeitsblattes 16 eines mach dem anderen durch. Um sicherzugehen, dass alle das Gleiche beobachten, müssen sich alle darüber einig sein, wie jedes Merkmal definiert ist. Der Lehrer kann zum Beispiel wieder auf die Karten zurückgreifen und die Schüler für jedes Merkmal ein Tier finden lassen, das dieses Merkmal besitzt. Beispiel: Die Silbermöwe hat das Merkmal "Federn".
Wissenschaftliche und pädagogische Anmerkung
Es werden in dem Arbeitsblatt 16 auch einige Merkmale aufgeführt, die das Innere des Körpers betreffen. Das ist unumgänglich, weil sie zu den großen "Schubladen" der Klassifizierung gehören. Gleichzeitig sind sie auch für Grundschüler relativ intuitiv – wie zum Beispiel das Vorhandensein eines Knochenskeletts im Inneren des Körpers. Für die Merkmale, die auf den Karten nicht direkt bzw. nur schwer zu erkennen sind, ist in der Tabelle des Arbeitsblattes 17 (Tabellen mit Merkmalen) das entsprechende Kästchen bereits ausgefüllt.
Der Lehrer gibt jeder Schülergruppe die zu ihrem Kartensatz (E, F, G oder H) passende Tabelle aus dem Arbeitsblatt 17 (Tabellen mit Merkmalen). Er stellt sicher, dass die Schüler verstanden haben, was sie mit den Tabellen anstellen sollen. Die Anweisung lautet: "Beobachtet die Tiere eures Kartensatzes und findet heraus, welche Merkmale sie haben. Macht für jede Spalte an der richtigen Stelle ein Kreuz. Einige, schwer zu beobachtende Merkmale sind bereits angekreuzt. Die entsprechende Spalte der Tabelle ist grau".
Wissenschaftliche und pädagogische Anmerkungen
- Für manche Tiere sind bereits alle Kreuze gemacht (in grauen Spalten). Es müssen also keine zusätzlichen Kreuze gemacht werden. Das trifft zum Beispiel für den Nagelrochen und den Blauhai zu. Trotzdem ist es wichtig, dass sich die Schüler auch mit diesen Fällen beschäftigen; sie sollen selbst erkennen, dass kein weiteres Kreuz gemacht werden muss/kann.
- Für diese beiden Tiere (den Nagelrochen und den Blauhai) müssen die Schüler wahrscheinlich kurz recherchieren (im Internet oder in einem Sachbuch) oder den Lehrer um Hilfe bitten, bevor sie zu dem Schluss kommen, dass ihre Flossen keine "Strahlenflossen" sind.
- Auch bei den Beinen wird der Lehrer Hilfestellungen geben müssen. Zum Beispiel bei den "Vorderbeinen" der Vögel (die als Flügel daherkommen) oder den paddelförmigen Extremitäten von Walen und Robben.
Der Lehrer lässt die Gruppen 15 bis 20 Minuten selbständig arbeiten. Anschließend werden die Beobachtungen der einzelnen Gruppen zusammengetragen und die strittigen Punkte gemeinsam diskutiert. Die einzelnen Tabellen werden gemeinsam vervollständigt (an der Tafel oder auf einem Plakat bzw. die Tabelle kann auch an die Wand projiziert werden). Der Lehrer kann den Schülern zum Schluss der Unterrichtsstunde die komplett ausgefüllten Tabellen aushändigen.
Fußnote
1: Guillaume Lecointre ist Professor am Muséum national d’histoire naturelle (Nationales Naturkundemuseum) und Herausgeber des Buchs "Comprendre et enseigner la classification du vivant" (Die Klassifizierung der Lebewesen verstehen und lehren), Paris, Belin, 2004 (2. Auflage 2008, 311 Seiten).
Letzte Aktualisierung: 9.8.2021
