Tiere im Biologieunterricht
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E Einsatzmöglichkeiten des Schulvivariums am Gymnasium in der Sekundarstufe I und II Inhaltsfelder Jahrgangsstufe 5/6 Vielfalt der Lebewesen Angepasstheit von Tieren an verschiedene Lebensräume, Unterscheidung zwischen Wirbeltieren und Wirbellosen Angepasstheiten von Tieren und Pflanzen an die Jahreszeiten Blattaufbau, Zellen, Photosynthese, Produzenten, Konsumenten, Wärmehaushalt, Überwinterung, Entwicklung exemplarischer Vertreter der Wirbeltierklassen und eines Vertreters der Gliedertiere Überblick und Vergleich von Sinnesorganen des Menschen Reizaufnahme und Informationsverarbeitung beim Menschen, Sinnesleistungen bei Tieren Jahrgangsstufen 7/9 Energiefluss und Stoffkreisläufe Erkundung und Beschreibung eines ausgewählten Biotops (Produzenten, Konsumenten, Destruenten), Nahrungsbeziehungen, Energieumwandlung, Energiefluss Evolutionäre Entwicklung Stammesentwicklung der Wirbeltiere und des Menschen, Fachliche Kontexte Einsatzmöglichkeiten des Vivariums Pflanzen und Tiere in verschiedenen Einführung in die Systematik anhand lebender Vertreter der verschiedenen Tierstämme, Versuche mit dem Regenwurm Lebensräumen Pflanzen und Tiere, die nützen; Was lebt in meiner Nachbarschaft Tiere und Pflanzen im Jahreslauf Ohne Sonne kein Leben; Pflanzen und Tiere – Leben mit den Jahreszeiten; Extreme Lebensräume – Lebewesen aus aller Welt Die Umwelt erleben: die Sinnesorgane Tiere als Sinnesspezialisten Mikroskopieren von Wasserpflanzen (z.B. Wasserpest Elodea canadensis), Experimente zur Abhängigkeit der Photosynthese von Außenfaktoren (z.B. Wasserpest Elodea canadensis), Begriffserklärung Produzenten, Konsumenten am Beispiel des Ökosystems Aquarium, Einführung in die Systematik anhand lebender Vertreter der verschiedenen Tierstämme, Vorstellung verschiedener Lebewesen, die an extremen Standorten vorkommen (z.B. Reptilien in der Wüste, Killifische im wassergefüllten Fußstapfen eines Elefanten), Metamorphose (Hemi/Holometabolie bei verschiedenen Insektenarten), Unterschiede Exo/Endoskelett bei Insekten, Krebsen, Fischen und Schlangen Adäquater/inadäquater Reiz bei Riesendorngespenstschrecken mit Rot- bzw. Weißlicht, Aktivitätsmuster verschiedener Stabschrecken in der Dunkelheit Regeln der Natur Erkunden eines Ökosystems Ökosystem Aquarium (Begriffsdefinitionen, Räuber-BeuteSystem, biotische und abiotische Faktoren (Licht, Wasser, Temperatur)) Vielfalt und Veränderung – eine Reise durch die Erdgeschichte Lebewesen und Lebensräume – Stammesgeschichte der Wirbeltiere anhand der lebenden Vertreter im Vivarium, Mimese bei Stabschrecken, sexuelle Selektion beim Kampffisch Evolutionsmechanismen, Wege der Erkenntnisgewinnung am Beispiel evolutionsbiologischer Forschung Kommunikation und Regulation Bau und Funktion des Nervensystems mit ZNS im Zusammenhang mit Sinnesorgan und Effektor Grundlagen der Vererbung dominant/rezessive und kodominante Vererbung, Erbanlagen, Chromosomen, Veränderungen des Erbgutes dauernd in Veränderung; Vielfalt der Lebewesen als Ressource Themenfeld Erkenn und Reagieren Signale senden, empfangen und verarbeiten Adäquater/inadäquater Reiz bei Riesendorngespenstschrecken mit Rot- bzw. Weißlicht, Instinkthandlung bei Stabschrecken (Attrappenexperimente zur Musterwahl) Gene – Bauanleitungen für Lebewesen Züchtungsexperimente bei Guppys Fachinhalt Einsatzmöglichkeiten des Vivariums Einführungsphase 10/11: Physiologie: Struktur – Funktion – Wechselwirkung Zelle Gewebe Organismus Lichtmikroskopisches Bild der Zelle Mikroskopieren von Wasserpflanzen (z.B. Wasserpest Elodea canadensis) Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz Zellatmung, Zusammenhang Atmung Atmungsexperimente mit Schaben, Grillen, Stabschrecken, – Kreislauf- Bewegung Schwarzkäfern etc. Nutzung der Lichtenergie zum Photosynthesefaktoren Experimente zur Abhängigkeit der Photosynthese von Stoffabbau Außenfaktoren mit Wasserpflanzen (z.B. Wasserpest Elodea canadensis) Qualifikationsphase 11/12: Genetische und entwicklungsbiologische Grundlagen von Lebensprozessen Fortpflanzung und Keimesentwicklung Musterbildung und Axolotl als Modellorganismus, Neotenie, Wirkung der Gewebedifferenzierung als Prinzip der Hormone auf die Ontogenese Ontogenese Molekulare Grundlagen der Vererbung Regulation der Genaktivität, Genwirkkette: Neotenie und Albinismus beim Axolotl und Entwicklungssteuerung Entwicklungssteuerung Qualifikationsphase 11/12: Ökologische Verflechtungen und nachhaltige Nutzung Umweltfaktoren, ökolgische Nische – Untersuchungen in einem Lebensraum Erfassung ausgewählter abiotischer Faktoren und Organismengruppen Messung abiotischer Parameter in Aquarien und Terrarien, Bestimmung und quantitative Erfassung von Lebewesen (z.B. Einfache Beziehungen zwischen Organismengruppen und abiotischen Faktoren Toleranzbereich, physiologisches und ökologisches Optimum Ökologische Nische Wechselbeziehungen, Populationsdynamik Beziehungen zwischen Populationen Aufwuchs im Aquarium, Bestimmung der Fische auf Artniveau) Zusammenhänge zwischen Aufenthaltsort und abiotischen Faktoren analysieren (z.B. bei Fischen, Reptilien, Amphibien, Insekten (Aktivitätsmuster)) Abiotischer Faktor Licht: Lichtrückenreaktion bei Goldfischen, negative Phototaxis (Fauchschaben, Asseln) Biorhythmus: Tiere in künstlicher Nacht (verschiedene Phasmiden) Temperaturorgel bei Insekten (z.B. Grillen, Stabschrecken) Abiotischer Faktor Wasser: Wahlexperimente (feucht/trocken, Feuchtigkeitsgradient) mit Fauchschaben, Asseln, Schwarzkäfer) Einnischung im Lebensraum am Beispiel der Fische im Südamerika-Aquarium (Maulformen, Ort der Nahrungsaufnahme; siehe Kapitel 4.1.1) Räuber-Beute-Beziehungen, Anpassungen von Räuber und Beute am Beispiel Fisch-Zooplankton, Verhaltensbeobachtungen von Räuber und Beute am Beispiel von Raubfischen und ihrer Beute Stickstoffkreislauf im Aquarium (siehe Kapitel 4.1.2) Verflechtungen von Biogeochemischer Kreislauf an einem Lebensgemeinschaften Beispiel Qualifikationsphase 12/13: Evolution der Vielfalt des Lebens in Struktur und Verhalten Grundlagen evolutiver Veränderungen Verhalten, Fitness und Anpassung Phänotypische Variationen innerhalb Geschlechtsdimorphismus bei Phasmiden und Antennenwelsen, und zwischen Populationen Wildform und Albino beim Axolotl Selektion und Anpassungsprozesse Mimese bei Phasmiden (Stabschrecke und Dorngespenstschrecke) Kosten-Nutzen-Prinzip bei Verhaltensbeobachtungen und Erstellen eines Ethogramms bei Konkurrenz um Ressourcen Wüstenrennmäusen, Instinkthandlung bei Stabschrecken (Attrappenexperimente zur Musterwahl) Fortpflanzungsstrategien Fortpflanzungsstrategien bei Fischen (Maulbrüter, Freilaicher, Substratlaicher) Partnerwahl, Paarungssysteme Imponierverhalten und Rituale bei Kampffischen oder Guppys Evolution von Signalen Auffällige Färbung oder ausgeprägte Flossen bei Fischen (z.B. Kampffisch) Art und Artbildung Adaptive Radiation Adaptive Radiation am Beispiel der Buntbarsche der afrikanischen Kraterseen (Verhaltensbeobachtungen, Morphologie) Evolutionshinweise und Rezente Hinweise aus Morphologie, Homologie: Aufbau von Insektenbeinen (Lebendmaterial und Evolutionstheorie Anatomie, Biochemie, Physiologie Exuvien), Beispiele für Selektionsdruck (Mimese bei Stabschrecken) Qualifikationsphase 12/13: Steuerung und Regulationsmechanismen im Organismus – Wahlbeispiel Neuronale Informationsverarbeitung, Sinne und Wahrnehmung Neuronale Verschaltungen und Sinne Verarbeitung von Sinnesreizen im Nervensystem Gedächtnis und Lernen Molekulare und cytologische Grundlagen Bildungsort und Wirkungsort der Hormone Adäquater/inadäquater Reiz bei Riesendorngespenstschrecken mit Rot- bzw. Weißlicht Wahrnehmung, Gedächtnis, Bewusstsein Verhaltensbeobachtungen zum Nahrungserwerb bei Rennmäusen Qualifikationsphase 12/13: Steuerung und Regulationsmechanismen im Organismus – Wahlbeispiel Hormone (Struktur und Wirkungsweise) Experimente zur Insektenentwicklung, Modellorganismus Axolotl (Neotenie durch Schilddrüsendefekt)
