Didaktische Überlegungen, Sachanalyse, Eingliederung in der

Didaktische Überlegungen
Ameisen sind nicht nur weit verbreitet, sondern zeigen auch hoch komplexe
Verhaltensweisen und spielen in ihren Ökosystemen wichtige Rollen. Im Biologieunterricht
können am Thema Ameisen eine ganze Reihe von Themen behandelt werden. Die einzelnen
Punkte werden weiter unten ausführlich dargestellt. Bei der Erstellung des Programms
wurde versucht, die sechs Prozessmerkmale gemäßigt konstruktivistischen Unterrichts zu
berücksichtigen. Durch kleine Aufgaben wurde versucht, die Aktivität des Nutzers zu steigern
und ihn nicht nur passiv lesen zu lassen. Der nichtlineare Aufbau lässt ihm die Wahl, wann er
welche Themen bearbeitet. Die Ausrichtung des Programms auf das Thema Ameisen ordnet
die behandelten Themen in eine konkrete Situation ein. Lediglich der soziale Aspekt kann bei
einem Computerprogramm kaum berücksichtigt werden. Hier muss der einzelne Lehrer
Möglichkeiten finden, diesen Aspekt zu berücksichtigen. Neben diesen fachlichen Inhalten
erlaubt eine nähere Beschäftigung mit Ameisen auch, eventuell vorhandene Vorurteile und
Ekelgefühle zu thematisieren und Abzubauen. Die Bedeutung der Ameisen für die
verschiedenen Ökosysteme und auch ihr Nutzen für den Menschen macht den Schutz der
Ameisen absolut notwendig. Die Sensibilisierung der Schüler für dieses Thema ist dafür sehr
wichtig.
Sachanalyse
Ameisen zeigen in ihrer Lebensweise eine ganze Reihe interessanter Anpassungen und
Verhaltensweisen, von denen hier einige vorgestellt werden sollen (vgl. folgender Abschnitt
Gößwald, 1954/1985, Hölldobler/Wilson,1990 und Kirchner, 2007). Ameisen sind Insekten,
genauer Hautflügler. Ihr Körper besteht aus drei Abschnitten: Dem Kopf oder Caput, der
Brust oder Thorax und dem Hinterleib oder Abdomen. Ihre wichtigsten Sinnesorgane sind
die Antennen. Sie dienen zum Tasten und zum Riechen. Darüber hinaus kommunizieren
Ameisen teilweise durch Antennenberührungen. Die Augen hingegen sind weniger wichtig.
Die sechs Beine und vier Flügel sitzen am Thorax, Arbeiterinnen haben allerdings keine
Flügel. Die Verdauungsorgane befinden sich im Abdomen, ebenso wie Herz und Giftdrüse.
Ameisen gehören zu den staatenbildenen Insekten. Das heißt, es gibt eine Arbeitsteilung
zwischen Geschlechtstieren und Arbeiterinnen, welche die Geschlechtstiere und die Brut
versorgen. Es leben also mehrere Generationen von Ameisen in einem Nest zusammen und
sie sind zum Überleben auf einander angewiesen. Diese Lebensweise wird eusozial genannt.
Die Ameisen in einem Nest unterteilen sich in Kasten, die jeweils unterschiedliche Aufgaben
wahrnehmen: die Aufgabe der Geschlechtstiere, also Königinnen und Männchen, ist die
Fortpflanzung. Zur Paarung schwärmen sie aus und paaren sich. Die Königinnen gründen
dann einen neuen Staat oder werden in einen bestehenden aufgenommen (s. u.). Den Rest
ihres Lebens verbringen sie mit Eier legen. Die Männchen hingegen sterben nach der
Paarung. Die Arbeiterinnen sind ausschließlich weiblich, aber legen im Normalfall keine Eier.
Sie versorgen die Königin und ihre Brut, bauen das Nest und sammeln Nahrung.
Mitteleuropäische Ameisenarten verfügen in der Regel nur über eine Art von Arbeiterinnen.
Bei anderen Arten gibt es spezialisierte Arbeiterinnen, die beispielsweise als Soldaten auf die
Verteidigung des Nests spezialisiert sind. Ameisen sind holometabol, das heißt, die Larven
verpuppen sich und führen eine Metamorphose durch. Da die Larven der Ameisen von den
Arbeiterinnen versorgt werden, sind sie eher unselbstständig. Die Dauer der einzelnen
Stadien beträgt bei Waldameisen beträgt zehn Tage als Ei, 14 Tage als Larve und zehn Tage
als Puppen (vgl. Gößwald 1985, S. 42).
Bei der Gründung neuer Ameisenstaaten gibt es verschiedene Mechanismen. Am
ursprünglichsten ist die unabhängige Koloniegründung. Hierbei gräbt die Königin eine
Gründungskammer an einer geeigneten Stelle und beginnt die Eiablage. Ihre Flügel bricht sie
vorher ab, da sie nicht mehr benötigt werden und die Flugmuskulatur als Energiereserve
genutzt wird. Je nach Art reichen die im Körper eingelagerten Nahrungsreserven, und die
Königin und ihre erste Brut zu Versorgen, oder die Königin muss auf Nahrungssuche gehen.
Die Larven werden oft mit unbefruchteten Eiern gefüttert, die die Königin zu diesem Zweck
legt. Sobald die ersten Arbeiterinnen erwachsen sind, übernehmen sie alle Arbeiten im Nest.
Neben dieser Art der Nestgründung haben sich noch zwei weitere Varianten entwickelt. Bei
der Nestgründung durch Soziotomie wird das neue Nest nicht unmittelbar nach der Paarung
gegründet. Stattdessen kehren die begatteten Königinnen in ihr Heimatnest zurück. Wenn
dann ein neues Nest gegründet wird, ziehen eine oder mehrere Königinnen mit einigen
Arbeiterinnen an einen neuen Standort und bauen dort ein Nest auf. Diese neuen Nester
bleiben oft in Kontakt mit dem Mutternest. Bei der Koloniegründung durch temporären
Sozialparasitismus übernimmt die Königin nach ihrem Hochzeitsflug ein Nest einer fremden
Ameisenart. Dort bringt sie die Arbeiterinnen durch ein spezielles Pheromon dazu, sie an
Stelle der eigentlichen Königin zu akzeptieren. Die übernommenen Arbeiterinnen töten
normalerweise ihre alte Königin und ziehen die Brut der parasitischen Königin auf. So
werden sie nach und nach von Arbeiterinnen der Art der parasitischen Königin ersetzt. Die
Nester der Ameisen lassen sich in verschiedene Typen einteilen. Der bekannte
Ameisenhaufen der Waldameisen besteht aus organischem Material, oft Fichtennadeln.
Unterhalb des Haufens werden Gänge in den Boden gegraben. Sie verlaufen entlang von
Wurzeln. In den Verschiedenen Zonen des Haufens herrschen unterschiedliche klimatische
Bedingungen. Die verschiedenen Brutstadien können so bei jeweils optimalen Bedingungen
gelagert werden. Ein weiterer Nesttyp ist das Erdnest. Es besteht aus Tunneln in der Erde
und wird entweder unter Steine gegraben oder der Aushub wird hügelartig über dem Nest
aufgeschüttet. So kann Wärme besser gespeichert werden. Es gibt auch Arten, die ihre
Nester in lebendem oder totem Holz anlegen. Insbesondere in tropischen Regionen gibt es
so genannte Ameisenpflanzen, die mit den Ameisen in Symbiose leben. Die Ameisenpflanze
ist so geformt, dass die Ameisen in ihrem Inneren ihr Nest anlegen können. Im Gegenzug
verteidigen sie die Pflanze gegen Fressfeinde.In Überschwemmungsgebieten werden auch
Nester aus Erde in den Baumwipfeln gebaut. Weberameisen schließlich bauen ihr Nest aus
lebenden Blättern, die sie mit der Seide ihrer Larven zusammenkleben. Die von den Ameisen
genutzten Nahrungsquellen sind vielseitig. Die Jagt auf Insekten und andere Gliederfüßer ist
für manche Arten die Hauptnahrungsquelle, für andere eher eine Ergänzung. Als Jagdwaffe
dienen die Mandibeln, mit denen die Beute gepackt und zerteilt wird. Bei größeren
Beutetieren arbeiten mehrere Ameisen zusammen. Da gerade Waldameisen sehr viele
Forstschädlinge erbeuten, sind sie sehr nützlich für den Menschen. Eine weitere sehr
wichtige Nahrungsquelle ist die Symbiose mit Pflanzensaftsaugern wie Blatt- und
Wurzelläusen. Diese geben eine Honigtau genannte Flüssigkeit ab, die sehr zuckerhaltig ist.
Honigtau ist für die Pflanzensaftsauger eher ein Abfallprodukt, da Pflanzensaft sehr viel
Zucker, aber nur wenig Protein enthält. Der überschüssige Zucker wird von Arten, die nicht
in Symbiose mit Ameisen leben, verspritzt, während symbiotische Arten ihn in Tröpfchen
zum Auflecken anbieten. Die Ameisen schützen ihre Blattläuse vor Fressfeinden. Einige Arten
bauen Unterstände für sie auf oder nehmen sie über Nacht mit in ihr Nest. Neben den
Blattläusen gibt es auch Pflanzen, die den Ameisen gezielt Nahrung anbieten: An den Samen
dieser Pflanzen befindet sich ein so genanntes Elaiosoma, das Zucker enthält. Ameisen
sammeln diese Samen und tragen sie zum Nest. Dabei werden die Samen verbreitet.
Entweder werden sie schon unterwegs verloren, oder sie keimen auf dem Abfallhaufen der
Ameisen (vgl.Kirchner, 2007, S.110). Außerhalb von Mitteleuropa gibt es noch eine ganze
Reihe anderer Ernährungsweisen: Das Sammeln von Pflanzensamen ist insbesondere in
trockenen Gegenden oft die Hauptnahrungsquelle. Blattschneiderameisen züchten einen Pilz
auf den gesammelten Blättern. Da er nur in den Ameisennestern vorkommt, nehmen die
jungen Königinnen ein Stück davon auf ihren Hochzeitsflug mit. Ameisen dienen jedoch auch
anderen Tieren als Nahrung. Zu den wenigen europäischen Räubern, die auf Ameisen
spezialisiert sind, gehört der Ameisenlöwe. Bei ihm handelt es sich um die Larve der
Ameisenjungfer, eines Netzflüglers. Er gräbt Fallgruben in sandigen Boden und wartet auf
hereinfallende Beute. Durch das Werfen von Sand erschwert er das Entkommen der Beute.
Einige Spechte wie Grünspecht und Wendehals ernähren sich ebenfalls von Ameisen und
graben dazu die Hügel auf.
Außerhalb Europas gibt es weitere bekannte Ameisenspezialisten wie Ameisenbären,
Schuppentiere und Erdferkel. Die wichtigsten Feinde der Ameisen sind allerdings andere
Ameisen. Neben der Jagt aufeinander kämpfen Ameisen um Ressourcen wie Nistplätze und
Nahrungsquellen sowie im Rahmen der Sklavenhaltung oder Dulosis.
An Waffen stehen den Ameisen ihre Ameisensäure beziehungsweise ihr Stachel sowie ihre
Mandibeln zur Verfügung. Sklavenhaltende Arten sowie Soldaten besitzen spezialisierte
Mandibeln, die entweder besonders stark oder sehr spitz sind. Sklavenhaltung ist eine
besondere Form des Sozialparasitismus und wird auch Dulosis genannt. Dabei greifen die
sklavenhaltenden Ameisen Nester ihrer Sklavenart an und rauben die Puppen. Sie wachsen
im fremden Nest auf und nehmen seinen Geruch an. Die Sklaven übernehmen die Arbeiten
im Nest. Je nach Spezialisierungsgrad der Sklavenhalter müssen die Sklaven sogar ihre
Herren füttern, weil ihre spezialisierten Mandibeln nicht mehr zum Fressen geeignet sind. Es
gibt aber auch fakultativ sklavenhaltende Ameisen, die nicht unbedingt auf Sklaven
angewiesen sind. Eine andere Form des Sozialparasitismus betreiben die Diebesameisen. Sie
dringen heimlich in fremde Nester ein und fressen die Brut. Da sie meist kleiner als ihre
Wirte sind, können sie ungehindert durch schmale Gänge in das Nest eindringen und es
wieder verlassen. Die extremste Art des Sozialparasitismus wird Inquillismus genannt. Arten
mit dieser Lebensweise verfügen nicht mehr über eine Arbeiterkaste. Stattdessen
übernimmt die Königin das Nest einer anderen Art, allerdings ohne die Wirtskönigin zu
töten. Die Parasitische Königin produziert Eier mit Geschlechtstieren, während die
Wirtskönigin bei manchen Arten durch Pheromone dazu gebracht wird, nur noch
Arbeiterinnen zu produzieren. Für den Menschen können Ameisen sowohl nützlich als auch
schädlich sein. Neben ihrer Rolle als Schädlingsbekämpfer in Wäldern dienen Ameisen in
vielen Ländern der Welt als Nahrung. Die bekannten Honigtopfameisen sind eine lokale
Delikatesse. Auch als Medizin werden sie bei vielen Naturvölkern genutzt, unter anderem als
Wundklammern. Als Schädlinge fressen Ameisen einerseits Vorräte, andererseits totes Holz.
Die eingeschleppte Pharaoameise aus Asien baut ihre Nester in Stützbalken. Da sie in
beheizten Gebäuden ganzjährig aktiv sein kann, richtet sie enorme Schäden an. Auch
Blattschneiderameisen können wirtschaftlichen Schaden anrichten, wenn sie die Blätter von
Plantagenpflanzen sammeln. Zur Bekämpfung von Ameisen macht man sich den sozialen
Magen zunutze. Ein langsam wirkendes Gift wird von den Arbeiterinnen im gesammten Staat
verteilt und erwischt so auch die Königin.
Was will das Programm leisten
Kurze Vorstellung
„Die Welt der Ameisen“ ist ein Lernprogramm, das die Schülerinnen und Schüler spielerisch
an verschiedene Themen der Biologie heranführen soll. Als Beispiel dienen immer die
Ameisen, die durch ihre komplexe und vielfältige Lebensweise die Betrachtung von
verschiedenen Themen ermöglichen. Dabei gliedert sich das Programm in zehn Teilbereiche,
die unabhängig von einander bearbeitet werden können. Jede Aufgabe beginnt mit einem
Einleitenden Text, auf den dann eine oder mehrere Aufgaben oder Texte folgen. Darüber
hinaus sind Bilder und Filmaufnahmen zur Veranschaulichung enthalten. Einige nicht ganz
ernst gemeinte Passagen lockern es auf. Das Programm kann entweder als ganzes genutzt
werden, Beispiele siehe unten, oder nur in Teilen.
Welche Themen können mit dem Spiel behandelt werden
Das Spiel besteht aus einer Einleitung, neun Aufgaben, zwei Quizspielen und einem
Lehrerbereich.Die Einleitung stellt das Spiel kurz vor und erklärt die Bedienung. Im Kapitel
„Anatomie“ wird der Aufbau des Insektenkörpers besprochen. Neben einem Text gibt es
eine Aufgabe zur Zuordnung der Begriffe. Nach Lösung der Aufgabe werden weitere
Informationen zugänglich.
Das Kapitel „Lebenszyklus“ zeigt die Entwicklung vom Ei zum adulten Tier. Abbildungen der
einzelnen Stadien sollen erkannt und zugeordnet werden. „Kasten“ erklärt die
Aufgabenverteilung im Ameisenstaat und stellt dessen Besonderheiten heraus. Die
Bedeutung der Arbeitsteilung im Ameisenstaat wird herausgestellt. „Nestgründung“ stellt
die verschieden Arten der Nestgründung vor. An Hand von verschiedenen
Nestgründungsmechenismen werden Kooperation und Parasitismus kurz besprochen.
Außerdem werden verschiedene Nesttypen und damit Anpassungen an die vorhandenen
Umweltbedingungen gezeigt.
„Ernährung“ behandelt die Arten des Nahrungserwerbs. Hier ist besonders das Thema
Symbiose wichtig. Blattläuse, aber auch myrmekochore Pflanzen führen Beziehungen zu
gegenseitigem Nutzen mit den Ameisen. „Feinde“ beschreibt jene Tiere, die ihrerseits von
Ameisen leben. Auch hier werden Spezialanpassungen vorgestellt.
„Kommunikation“ erklärt die Funktion von Pheromonen und die Kommunikation zwischen
den Ameisen.
„Krieg und Sklaverei“ beschreibt nicht nur die Auseinandersetzungen zwischen
Ameisenvölkern, sondern geht auch auf das Thema Parasitismus ein, in dem verschiedene
Formen des Sozialparasitismus gezeigt werden. Die Beschreibung der Waffen der Ameisen
dient eher der Auflockerung. „Ameise und Mensch“ zeigt, dass Ameisen sowohl nützlich wie
auch schädlich für den Menschen seien können. „Unglaubliche Fakten“ dient eher der
Auflockerung, stellt aber dennoch einige interessante Kuriositäten aus der Welt der Ameisen
vor.
Zum Abschluss des Programms gibt es noch ein Quiz im „Wer-wird-Millionär“-Stil, das mit
Wissen aus dem Programm zu lösen ist. Im Lehrerbereich des Programms werden
Literaturtipps und Einsatzmöglichkeiten des Programms vorgestellt.
Einordnung in den Lehrplan
Der Kernlehrplan für das Fach Biologie gibt nur noch wenige konkrete Unterrichtsthemen
vor, sondern beschreibt verschiedene Kompetenzen, die bis zum Ende der Schullaufbahn von
den Schülern erworben seien sollen(vgl. im folgenden ). Es werden die konzeptbezogenen
Kompetenzen und die prozessbezogenen Kompetenzen unterschieden.
Die prozessbezogenen Kompetenzen teilen sich wiederum in die Bereiche
Erkentnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung.
Der Bereich Erkenntnisgewinnung beinhaltet Beobachtungs- und Arbeitstechniken, die in der
Biologie verwendet werden. In diesem Bereich sind die meisten der mit dem Programm „Die
Welt der Ameisen“ zu erwerbenden Kompetenzen zu finden.
Der Erwerb folgender Kompetenzen kann durch das Lernprogramm alleine unterstützt
werden:
Schülerinnen und Schüler :
• interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen
geeignete Schlussfolgerungen,
• nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Analyse von Wechselwirkungen,
Bearbeitung, Erklärung und Beurteilung biologischer Fragestellungen und Zusammenhänge
Darüber hinaus können durch die Einbindung des Programms in einen größeren
Unterrichtszusammenhang noch weitere Kompetenzen abgedeckt werden, insbesondere
• recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten
die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus
• wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen aus, prüfen sie auf Relevanz
und Plausibilität und verarbeiten diese adressaten- und situationsgerecht
Der Bereich Kommunikation enthält Fähigkeiten, mit denen die Schüler sich auf fachgerechte
Weise über biologische Themen austauschen können. Da dieser Kompetenzbereich sich auf
die zwischenmenschliche Kommunikation bezieht, kann das Lernprogramm alleine nur wenig
zur Förderung dieses Bereichs beitragen. Bei der Einbindung in eine Unterrichtsreihe sollte
er jedoch berücksichtigt werden. Weiter unten werden Einsatzmöglichkeiten vorgestellt.
Im Bereich Bewertung sind Kompetenzen beschrieben, die eine kritische
Auseinandersetzung mit Erkenntnissen und Methoden der Biologie sowie mit der
Anwendung biologischer Erkenntnisse ermöglichen sollen. Auch dieser Bereich ist in einem
Lernprogramm nicht gut zu behandeln, da gerade ethische Fragen keine einfachen
Antworten ermöglichen. Auch hier sind es Lehrer und Klassengemeinschaft, die eine
Auseinandersetzung mit solchen Fragen erst möglich machen.
Der Bereich der konzeptbezogenen Kompetenzen wird unterteilt in die Basiskonzepte
Struktur und Funktion, Entwicklung und System. Für jedes Basiskonzept werden eine Reihe
von Kompetenzen beschrieben, über die die Schüler nach der sechsten bzw. neunten Klasse
verfügen sollten. Die Kompetenzen, deren Erwerb mit dem Lernprogramm unterstützt
werden kann, werden im Folgenden aufgeführt. Das Konzept System beinhaltet die Kenntnis
von biologischen Systemen wie Zelle und Ökosystem, ihren Eigenschaften, Bestandteilen und
deren Zusammenwirken. Zum Verständnis sei die Fähigkeit zum Wechsel zwischen den
Systemebenen und vernetztes Denken von großer Bedeutung.
Im Lernprogramm werden sowohl die einzelne Ameise, als auch der Ameisenstaat und die
Position der Ameise im Ökosystem dargestellt. Parasitismus und Symbiose werden ebenso
behandelt wie Beziehungen im Nahrungsnetz. Das Konzept Struktur und Funktion beschreibt
die Vorgänge, die in biologischen Systemen ablaufen und wie ihr Aufbau die Funktion
beeinflusst. Unter dieses Konzept fallen Punkte wie "Stoff- und Energieumwandlung" (S. 22),
also auch die Ernährungsweisen der Ameisen und ihre Nutzung als Nahrung für andere Tiere,
Kommunikation, wie sie zwischen Ameisen stattfindet, und Reproduktion, wie sie im
Programm gezeigt wird. Auch Angepasstheit an den Lebensraum gehöhrt zu diesem
Konzept. Das Konzept Entwicklung beschreibt alle Arten von Veränderungen der Natur im
Laufe der Zeit. Die Individualentwicklung der Ameisen und die Entwicklung des
Ameisenstaates als Ganzes werden im Spiel thematisiert. Auf die Betrachtung der Evolution
der Ameisenarten wurde im Hinblick auf die noch unsichere Forschungslage verzichtet.
Einsatzbeispiele
Das Lernprogramm kann auf verschiedene Weise in den Unterricht eingebunden werden. An
dieser Stelle sollen zwei Beispiele für seinen Einsatz vorgestellt werden, einmal als Basis für
eine kurze Unterrichtseinheit zum Thema Ameisen und einmal als Teil einer Unterrichtsreihe
zum Thema Wald.
Zu Beginn der Unterrichtseinheit sollte das Thema vorgestellt und das Vorwissen der Schüler
abgefragt werden. Wenn auf dem Schulgelände Ameisen zu finden sind, bietet es sich an,
diese zum Einstieg zu verwenden. Bei gepflasterten Schulhöfen stehen die Chancen gut,
Nester von Wegameisen zu finden. Nach der Beobachtung der Ameisen können die Schüler
entweder im Klassengespräch oder in Kleingruppen ihre Vorkenntnisse vergleichen. Danach
wird das Lernprogramm eingesetzt. Die Schüler bearbeiten die Aufgaben selbstständig,
während der Lehrer für Fragen zur Verfügung steht. Für die Arbeit mit dem Programm sollte
je nach Klasse eine bis zwei Schulstunden eingeplant werden. Für die Sicherung bietet es sich
an, die Schüler in Gruppen die behandelten Themen zusammenfassen zu lassen. So können
einerseits soziale Kompetenzen gefördert werden, andererseits ermöglicht der
unterschiedliche Umfang der Themen eine Binnendifferenzierung. Als Abschluss der Einheit
könnte noch ein Experte eingeladen werden, der für Fragen zu Ameisen zur Verfügung steht.
Da Waldameisen einen großen Einfluss auf den Wald haben, dürfen sie bei der Betrachtung
dieses Ökosystems im Unterricht nicht fehlen. Um das Programm einzusetzen, bietet sich die
Methode des Stationenlernens an. Dabei werden Stationen zu den verschiedenen
Unterthemen aufgestellt, die von den Schülern durchlaufen werden. An jeder Station
befinden sich Aufgaben zu einem Unterthema. Das Lernprogramm "Die Welt der Ameisen"
bildet eine solche Station und kann dort frei bearbeitet werden. Als weitere Stationen bieten
sich Bäume, Frühblüher, Säugetiere, Vögel, Tiere im Laubstreu und Nutzung durch den
Menschen an. Diese Stationen sollten nicht nur aus Arbeitsblättern bestehen, sondern
ähnlich attraktiv wie das Ameisenprogramm konzipiert sein, beispielsweise durch direkte
Beobachtung oder multimediale Angebote.