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Von Alpenpflanzen, die bergauf flüchten. Aber was, wenn sie am Gipfel sind?

Kontaktpersonen: Elisabeth Lenz (elisabeth.lenz@univie.ac.at), Michael Gottfried (michael.gottfried@univie.ac.at), Harald Pauli (harald.pauli@univie.ac.at), Michael Kiehn (michael.kiehn@univie.ac.at)


Lebensräume im Hochgebirge zeigen eine enorme Artenvielfalt, die sich über Jahrmillionen entwickelt hat. Die derzeit beobachtbare Änderung des Klimas nimmt besonderen Einfluss auf die Ökosysteme dieser Höhen. Viele Hochgebirgspflanzen geraten durch diese Veränderungen in Bedrängnis und laufen Gefahr auszusterben, andere ziehen Nutzen daraus und können in neue, höher gelegene Areale vordringen.

Zentrales Thema des Unterrichtsbeispiels sind die Auswirkungen des Klimawandels auf die (pflanzliche) Biodiversität im (Hoch)gebirge. Die Initiative GLORIA, die in diesem Bereich forscht, wird beispielhaft herangezogen, um relevante Problemstellungen, Untersuchungsmethoden  oder anzudenkende Maßnahmen zu erarbeiten.


Hintergrundinformationen

„Klimawandel“ und „Globale Erwärmung“ sind Schlagwörter mit starker öffentlicher Präsenz. Dem letzten Bericht des Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) aus dem Jahr 2007 zufolge hat sich die mittlere Oberflächentemperatur der Erde in den letzten 100 Jahren (zwischen 1906 und 2005) um 0.74°C ± 0.18°C erwärmt.[1]Unterschiedliche Temperaturszenarien des IPCC prognostizieren eine Erwärmung der Erdoberfläche zwischen 1.1°C (niedrigstes Klimaerwärmungsszenario) und 6.4°C (Szenario mit der größten Erwärmung) bis zum Ende des 21. Jahrhunderts (relativ zu 1980-1999, siehe Abbildung 1).[2]

Als hauptverantwortlich für die derzeit beobachtbare Klimaänderung werden menschliche Aktivitäten angesehen. Durch die anhaltende Emission diverser Treibhausgase wird der natürliche Treibhauseffekt verstärkt, was in weiterer Folge zu einer Erwärmung des Klimas führt.

Diese Erwärmung hat Auswirkungen auf alle Ökosysteme der Erde. Denn „ändern sich in einem Ökosystem Umweltfaktoren gravierend, […], so müssen sich die bestehenden Biozönosen auf diese neuen Gegebenheiten einzustellen versuchen.“[3] Dadurch können einerseits neue Arten den Lebensraum erobern, andere jedoch geraten in Bedrängnis, da sie sich nicht schnell genug an die neuen Lebensbedingungen anpassen können, oder weil sie sich gegenüber anderen (neuen) Arten schlechter durchsetzen können. Hinzu kommt bei Pflanzen das Problem, dass sie – im Gegensatz zu Tieren – ortsgebunden sind und daher i.d.R.  nur sehr langsam in neue Gebiete vordringen können.

Besonders betroffen von der Veränderung des Klimas sind Ökosysteme der alpinen und nivalen Stufe im Hochgebirge, da diese speziell durch niedrige Temperaturen geprägt sind und daher sehr sensibel auf Erwärmung reagieren.[4]

Die Langzeit-Initiative GLORIA (The Global Observation Research Initiative in Alpine Environments) hat es sich zur Aufgabe gemacht, weltweit die Auswirkungen des Klimawandels auf die Biodiversität im Hochgebirge (hier definiert als die Zone über der Baumgrenze) zu untersuchen. Biodiversitätsverluste sowie Schädigungen und Schadenanfälligkeit der Ökosysteme im Hochgebirge, die unter dem Druck der Klimaerwärmung stehen, sollen – durch Langzeituntersuchungen über viele Jahre hinweg – besser eingeschätzt werden können.[5] Zu diesem Zweck werden mittels standardisierter Methoden weltweit Daten ermittelt und analysiert.

Als mediales Dauerthema, das in den „mainstream der öffentlichen Diskussion“ eingetaucht ist, hat das Klimaproblem längst jedoch an Exklusivität verloren und ist mittlerweile „Bestandteil symbolischer Politik“ geworden. Die Dringlichkeit zum Handeln um den Klimawandel zu stoppen, wird zwar schon seit vielen Jahren propagiert, die tatsächliche Umsetzung jedoch stagniert.[6]

Wenn es um die Vermittlung der Klimaproblematik geht, kommt die Abstraktheit des Gegenstandes als weitere Schwierigkeit hinzu. Denn „die unmittelbare Erfahrbarkeit des Klimawandels ist […] begrenzt und vor allem mit sehr langen Zeithorizonten verbunden“[7]. Dennoch, Relevanz und Aktualität der Thematik bleiben gegenwärtig und aller Voraussicht nach auch zukünftig bestehen. Es ist als schulische Aufgabe anzusehen, Kindern und Jugendlichen einen Zugang zum Klimawandel anzubieten, der (Um)Denkprozesse ermöglicht und die Entwicklung einer persönlichen Disposition zu Klima und Umwelt anregt, welche als Basis für zukunftsorientiertes und nachhaltiges Handeln im Sinne der Klimaverbesserung dienen. Solch eine Einstellung wird neben dem Bewusstsein für ökologische Zusammenhänge und umweltrelevantem Wissen unter anderem auch durch persönliches Verantwortungsgefühl [der Umwelt gegenüber] sowie Kontroll- und Verhaltenswirksamkeitsüberzeugung beeinflusst.[8]

In Zusammenhang mit der Forschungsinitiative GLORIA wird in nachfolgendem Stundenentwurf versucht, Kindern und Jugendlichen einen Zugang zum Phänomen Klimawandel anzubieten, der diese Kriterien berücksichtigt.

GLORIA - The GLobal Observation Research Initiative in Alpine environments

Wie eingangs bereits erwähnt, handelt es sich bei GLORIA um eine Langzeit-Initiative, die weltweit die Auswirkungen des Klimawandels im Hochgebirge untersucht. Die Idee eines vergleichenden Untersuchungsnetzwerks existiert seit 1996. Eine Forschungsgruppe um Dr. Michael Gottfried und Dr. Harald Pauli, geleitet von Prof. Georg Grabherr, Department für Naturschutzbiologie, Vegetations- und Landschaftsökologie an der Universität Wien, entwickelte in den darauffolgenden Jahren das Konzept für GLORIA.

Hypothese und Ziel der Initiative

Aufgrund des bisherigen Vergleichs (spärlich vorhandener) historischer und aktueller Aufzeichnungen konnte bereits nachgewiesen werden[9], dass eine Erwärmung des Klimas Wanderungsprozesse von Arten auslöst. Die sich schließlich daraus ergebende Verschiebung der höhenzonalen Verbreitung stellt vor allem ein Problem für Pflanzenarten der Gipfelregionen dar. Pflanzen der nivalen Zone beispielsweise sind von niedrigen Temperaturen geprägt, also kälteangepasst oder kryophil (=kälteliebend). Als zwergwüchsige, sehr langsam wachsende Pflanzen mit schwachen kompetitiven Fähigkeiten (Konkurrenzfähigkeiten) geraten sie stark unter Druck, wenn schneller wachsende Pflanzen von niedrigeren Höhenlagen sich aufgrund des Klimawandels bergauf ausbreiten können.[10]

Ziel von GLORIA ist es, weltweit Daten zu ermitteln, die Auskunft über die Biodiversität und Artenzusammensetzung in den Hochgebirgen der Erde und deren Veränderung in Raum und Zeit geben. Langfristig soll dadurch das Risiko von durch den Klimawandel bedingten Biodiversitätsverlusten sowie die Gefahr von (Zer)Störungen hochalpiner Ökosysteme abgeschätzt werden können.

Untersuchungsmethode – der „Multi Summit Approach“

Das Konzept von GLORIA basiert auf einem internationalen Monitoringnetzwerk miteinander kooperierender Wissenschafter/Wissenschafterinnen, die mittels standardisierter Methoden weltweit vergleichbares Datenmaterial sammeln. Abbildung 2  zeigt eine Übersicht aktiver und geplanter Untersuchungsregionen des GLORIA-Netzwerks.

Wesentliche Kriterien für die Untersuchung sind die Einfachheit der Datenerhebung bei gleichzeitiger Exaktheit und Vergleichbarkeit der ermittelten Daten sowie geringe finanzielle Kosten. Die Beobachtungsgebiete sollen zudem weitestgehend natürlich (anthropogen unbeeinflusst) sein, d.h. möglichst frei von Weidewirtschaft und Massentourismus.[11] 

Innerhalb einer zu untersuchenden Bergregion werden Dauerbeobachtungsflächen in den Gipfelzonen von mindestens vier Bergen unterschiedlicher Höhen eingerichtet. GLORIA beschränkt sich hierbei auf Areale, die über der Waldgrenze (= Verbindungslinie der Höhen, bei denen geschlossene Wälder enden) liegen und hinauf bis an die Kältegrenzen von (Gefäß)pflanzen reichen.

Die Untersuchungsflächen müssen so gewählt sein, dass sie die charakteristischen Vegetationsmuster entlang des Höhengradienten dieser Bergregion repräsentieren. Idealerweise befinden sich diese Beobachtungsflächen innerhalb von Ökotonen (z.B.: Waldgrenzökoton, untere/obere Alpinzone, obere Alpinzone/Nivalzone), denn an diesen Übergangszonen sind klimatische Veränderungen am schnellsten nachzuweisen.[12]

Jeder Gipfel in einer Bergregion setzt sich aus insgesamt acht Sektoren zusammen, die die gesamte Gipfelspitze abdecken. Eine 5m-Zone bzw. eine 10m-Zone rund um den höchsten Gipfelpunkt wird hierbei in jeweils vier Sektionen gegliedert (siehe Abbildung 3). Hauptintention dabei ist es, Änderungen von Artenreichtum und Artenmigration über längere Zeiträume zu ermitteln. Innerhalb der 5m-Zone befinden sich außerdem, ausgerichtet in alle vier Himmelsrichtungen, jeweils ein 3m x 3m Aufnahmeraster mit vier 1m² Dauerflächenquadraten in den Ecken (siehe Abbildung 4). Diese 1m² Flächen wiederum werden in hundert 1dm² Flächen unterteilt, um die Artenfrequenz leichter erfassen zu können.[13]

Die Datenerfassung beinhaltet eine genaue Analyse der Habitate der Gipfelregion, eine Aufnahme der Artenkomposition sowie die Abschätzung des prozentuellen Anteils der verschiedenen Arten. Die Untersuchungen finden im Abstand von etwa fünf bis zehn Jahren statt. Eine genaue Fotodokumentation der Untersuchungsregion ist hierbei für eine exakte (Wieder-)Zuordnung der Flächen ebenso wie für die visuelle Dokumentation der Untersuchungsflächen erforderlich. Zudem zeichnen Data Loggers stündlich die Bodentemperatur der Untersuchungsflächen auf. Klimatische Unterschiede entlang des Höhengradienten zwischen den Untersuchungsfeldern können dadurch ermittelt werden. Ebenso werden hierbei Temperaturänderungen über lange Zeit erfasst. [14]

Klimawandel

Blickt man auf die Klimageschichte der Erde zurück, so wird klar, dass es sich um ein sehr sensibles System handelt, welches auf Veränderungen empfindlich reagiert. Angesichts dieser Tatsache erscheint die derzeitige globale Erwärmung nichts Außergewöhnliches zu sein, handelt es sich doch um ein erdzeitlich wiederkehrendes Phänomen.

Ein Problem stellt jedoch die Geschwindigkeit dar, mit der die momentane Erwärmung vor sich geht. Ein Temperaturanstieg zwischen 1,1°C und 6,4°C fand zuletzt am Ende der letzten Eiszeit vor etwa 15.000 Jahren statt. Der gravierende Unterschied ist, dass die damalige Erwärmung (ca. 5°C) über einen Zeitraum von 5.000 Jahren erfolgte und nicht innerhalb von nur etwa hundert Jahren im aktuellen Fall[15]

Hinzu kommt die Tatsache, dass es sich bei den oben genannten Zahlen um durchschnittliche, globale Werte handelt, die lokal jedoch sehr unterschiedlich ausgeprägt sind. So ist die höchste Erwärmung über Landmassen bzw. auf den höchsten nördlichen Breiten zu erwarten, die geringste über Ozeanen, speziell auf der Südhalbkugel bzw. in Teilen des Nordatlantiks[16]. Im Alpenraum betrug die Erwärmung im letzten Jahrhundert rund 2°C, also das Doppelte des globalen Durchschnitts.

Diese rasante Veränderung stellt extreme Ansprüche an die Anpassungsfähigkeit von Natur und Mensch, denn Ökosysteme und Gesellschaft sind an das bislang in einem bestimmten Gebiet herrschende Klima angepasst. Viele Tier- und Pflanzenarten würden aussterben und ganze Ökosysteme gingen verloren. Beispielsweise sind das arktische Treib-Eis sowie die Gletscherzonen in den letzten Jahrzehnten schon drastisch zurückgegangen. Ausgehend von einem Klimaszenario, bei dem mit einem Temperaturanstieg von 1.7 – 4.4 (IPCC Szenario A1B) zu rechnen ist, kann in der Mitte des 21. Jahrhunderts noch mit 37% bis 56% verbleibender, aktiver Gletscherfläche in den Alpen gerechnet werden, gegen Ende des 21. Jahrhunderts noch mit 13% - 20% der Fläche im Vergleich zum 20. Jahrhundert.[17] Der Mensch ist anpassungsfähig, aber mangelnde Erfahrung und Berechenbarkeit des Klimas erschweren beispielsweise die optimale landwirtschaftliche Nutzung der Umwelt. Hinzu kommen immer öfter wiederkehrende Extremereignisse wie Dürren, Fluten und Stürme.[18]

Der Treibhauseffekt

Beim Treibhauseffekt handelt es sich um einen natürlichen Vorgang, ohne den die Erde völlig gefroren wäre. Die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche würde nicht bei 15°C, sondern bei -18°C liegen. So genannte Treibhausgase wie Kohlendioxid, Wasserdampf, Ozon und Methan kommen ganz natürlich in unserer Atmosphäre vor und führen zu diesem Temperaturunterschied. Das aktuelle Problem liegt nun darin, dass vor allem seit dem Beginn der Industrialisierung im 19. Jahrhundert durch Verbrennung fossiler Energieträger ein markanter Anstieg dieser Treibhausgase in der Atmosphäre verursacht wurde. Auch die moderne Massentierhaltung ist verantwortlich für einen bedeutenden Anteil der Emission von Treibgasen: Bis zu 18% der Emissionen, insbesondere Methan, Stickstoffoxid und Ammoniak, sind darauf zurückzuführen – mehr als durch den Transportsektor verursacht wird.[19] Durch diese Zunahme der Emissionen wird der Treibhauseffekt signifikant verstärkt, denn „da der Treibhauseffekt insgesamt für eine Temperaturdifferenz von 33°C verantwortlich ist, kann bereits eine prozentual geringe Verstärkung desselben zu einer Erwärmung um mehrere Grad führen.“[20]

Alpenpflanzen

Lebensräume im Hochgebirge sind durch extreme Bedingungen gekennzeichnet. Starke tages- und jahreszeitliche Temperaturunterschiede, hohe Windbelastung, intensive Strahlung, kurze Tage oder sogar Dauerdunkelheit unter der Schneedecke sowie lange Winter und kurze Sommer erfordern vielfältige Anpassungsstrategien von Pflanzen in Bergregionen.

Lebensbedingungen und Anpassungsstrategien

Gebirgspflanzen wachsen kleiner und gedrungener als verwandte Arten in niedrigeren Höhenstufen und bieten so weniger Angriffsfläche für den Wind. Weitere Anpassungen an tiefe Temperaturen und Winde sind Polsterwuchs oder die Bildung von Horsten. Gegen zu starke Verdunstung, aber auch gegen übermäßige Strahlung schützen kleine, behaarte Lederblätter mit wasserabweisender Wachsschicht. Als Konsequenz der kurzen Vegetationsperiode ist die Samenbildung bei manchen alpinen Pflanzenarten auf zwei Jahre aufgeteilt.[21]

Neben den klimatischen Einflüssen, die alpine Organismen in ihrem Vorkommen und ihrer Verbreitung bestimmen, erfordern auch besondere Wuchsplätze wie Felsspalten, Steilwände, Schutt- oder Geröllflächen besondere Anpassungsstrategien. Durch tief reichende Pfahlwurzeln zur Verankerung und weitreichende Feinwurzeln für die Wasser- und Nährstoffaufnahme können alpine Pflanzen ihren Wuchsplatz sichern.[22]

Höhenstufen

Die Dominanz abiotischer, klimabezogener ökologischer Einflüsse im alpinen Raum nimmt mit steigender Höhe zu, während biotische Einflüsse eine immer geringere Rolle spielen. Aufgrund der schrittweisen Veränderung diverser (Klima)Faktoren haben sich in verschiedenen Höhenstufen daher jeweils charakteristische Pflanzengesellschaften etabliert.[23]

Die Forschungsareale von GLORIA sind Lebensräume oberhalb der Waldgrenze. Diese landschaftlich markante Linie verläuft in der Mitte der subalpinen Höhenstufe und geht oft in ausgedehnte Krummholzbestände über. In dieser Zone finden sich sehr blütenprächtige Sträucher wie Alpenrose oder Eisenhut. Mit zunehmender Höhe werden die Krummholzbestände von bodenanliegenden Zwerg- und Spaliersträuchern der Alpinzone abgelöst. Hier sind auch blütenprächtige Matten und Steinrasen anzutreffen, die nach oben hin immer inselhafter auftreten und schließlich (am alpin-nivalen Ökoton) in die nivale Region übergehen, wo Moose und Flechten dominieren.[24]



[1] IPCC (2007b). Kap. 3.ES.
[2]
IPCC (2007b). Kap. SPM. Projections of Future Changes in Climate.
[3]
Hirsch-Kauffmann M. & Schweiger M. (2006) S. 385.
[4]
Pauli H. et al. (2004) S. 4.
[5]
Pauli H. et al. (2004) S. 4.
[6]
Vgl. Bechmann, G. & Beck (1997) S. 125.
[7]
Vgl. Bechmann, G. & Beck (1997) S. 120.
[8]
Weber, M. (2008). S. 119.
[9]
Grabherr G. et al. (2004), S. 448.
[10]
Pauli H. et al. (2010) S. 60.
[11]
Vgl. Grabherr G. et al. (2010) S. 68.
[12]
Pauli H. et al. (2004) S. 9-11.
[13]
Pauli H. et al. (2004) S. 24 ff.
[14]
Pauli H. et al. (2004) S. 28 ff.
[15]
Rahmstorf, S. & Schellnhuber H. J. (2006). S. 53.
[16]
IPCC (2007b). Kap. SPM. Projections of Future Changes in Climate.
[17]
ZAMG (2011). Kap Klimafolgen/Gebirgsgletscher/Zukunft.
[18]
Rahmstorf, S. & Schellnhuber H. J. (2006). S. 80 f.
[19] Steinfeld H. et al. (2006). S. 112 f.
[20]
Rahmstorf, S. & Schellnhuber H. J. (2006). S. 32.
[21] Vgl. Huber, H. (2005). S. 22 f.
[22]
Vgl. Lippert, W. (2003). S. 244.
[23] Vgl. Kremer B. (2001). S. 28.
[24]
Ebd. S. 28 f.


Literatur

  • Bechmann, G. & Beck, S. (1997). Zur gesellschaftlichen Wahrnehmung des anthropogenen Klimawandels und seiner möglichen Folgen. In: Kopfmüller, J., Coenen, R. (Hrsg.): Risiko Klima. Der Treibhauseffekt als Herausforderung für Wissenschaft und Politik. (S. 119-175). Frankfurt: Campus 1997.
  • Grabherr G., Pauli H., Gottfried M. (1994). Climate effects on mountain plants. Nature, 369, 427-506.
  • Grabherr G., Pauli H., Gottfried M. (2010). GLORIA – The Global Observation Research Initiative in Alpine Environments: Status – Ergebnisse – Ausblick (Berichte der Reinhold-Tüxen-Gesellschaft Nr. 22, S. 66-80). Universität Hannover. Institut für Geobotanik.
  • Gottfried M. & Klettner C. (o.J.). The GLORIA Master Site Schrankogel, Stubaier Alpen, Tyrol, Austria. Zugriff am 3. 4. 2011 unter http://www.gloria.ac.at/?a=42&b=56
  • Hirsch-Kauffmann M. & Schweiger M. (2006). Biologie für Mediziner und Naturwissenschaftler. Stuttgart: Georg Thieme Verlag. 
  • Huber, H. (2005). Was ist Was: Gebirge. Nürnberg: Tessloff Verlag Ragnar Tessloff GmbH & Co. KG.
  • IPCC (2007a). Climate Change 2007 - The AR4 Synthesis Report: Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. [Core Writing Team, Pachauri, R.K. and Reisinger, A. (Hrsg.)]. Genf. Zugriff am 15. 11 2010 unter http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/syr/en/contents.html
  • IPCC (2007b). Climate Change 2007 - The Physical Science Basis: Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (Hrsg.)]. Cambridge University Press: Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. Zugriff am 15. 11 2010 unter http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/contents.html
  • Körner C. (1999). Alpine plant life: functional plant ecology of high mountain ecosystems. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag.
  • Kremer B. (2001). Was blüht in den Alpen? Stuttgart: Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co.
  • Lippert W. (2003). Alpenblumen. München: Gräfe und Unzer Verlag GmbH.
  • Pauli H., Gottfried M., Hohenwallner D., Reiter K., Casale R. & Grabherr G. (2004). The GLORIA Field Manual – Multi-Summit Approach. Luxembourg: Office for official Publications of the European Communities.
  • Pauli H., Gottfried M., Klettner C. & Grabherr (2010). Mount Schrankogel (3 497 m, Stubaier Alpen, Tyrol) – the GLORIA pioneer master site. In: Borsdorf, A., G. Grabherr, K. Heinrich, B. Scott & J. Stötter (Hrsg.): Challenges for Mountain Regions - Tackling Complexity. (S. 58-67). Wien: Böhlau Verlag.
  • Rahmstorf, S. & Schellnhuber H. J. (2006). Der Klimawandel. Diagnose. Prognose. Therapie. München: Verlag C.H.Beck oHG.
  • Steinfeld H., Gerber P., Wassenaar T., Castel V., Rosales M. & De Haan C. (2006). Livestock’s long shadow – environmental issues and options.  Rom: Food & Agriculture Organization of the United Nations (FAO).
  • Weber, M. (2008). Alltagsbilder des Klimawandels. Zum Klimabewusstsein in Deutschland. Wiesbaden: VS Verlag für Sozialwissenschaften.
  • ZAMG (2011). Klimawandel.  Abteilung für Klimaforschung an der ZAMG! Zugriff am 30.5.2011 unter http://www.zamg.ac.at/klima/Klimawandel/


Unterrichtsentwurf (Materialien im Downloadbereich)

Didaktische Überlegungen

In folgender Unterrichtssequenz sollen Schüler durch gezielte Arbeitsaufträge und eigenständige Forschungsarbeit mit Effekten des Klimawandels in den Alpen konfrontiert werden. Sie sollen einen vielseitigen Überblick über das Phänomen globale Erwärmung erhalten. Sie sollen erkennen, inwieweit der Mensch dazu beiträgt und wie Politik, Gesellschaft und Medien mit dem Thema umgehen. Das GLORIA-Programm wird als zentrales Thema der Sequenz genutzt. Es wird als konkretes Beispiel einer Forschungsstruktur herangezogen, die sich mit dem Phänomen Klimawandel auseinandersetzt. Ziel der Einheit ist es, ein Verständnis für die Klima-Problematik zu schaffen, ebenso wie ein Bewusstsein dafür, dass Handlungsbedarf besteht.

Anknüpfungen an den Lehrplan

Die beschriebene Einheit ist für Oberstufenschüler konzipiert. Verständnis der Klimaproblematik und ihrer Auswirkungen am Beispiel der Alpenpflanzen sind wesentlich, wenn es darum geht, ein Verständnis für Zusammenhänge und Abhängigkeiten in lebenden Systemen zu erwerben. Durch eine Auseinandersetzung mit GLORIA werden Einblicke in Forschungsmethoden und ihre Grenzen gegeben. Bei den Bildungsbereichen ist es vor allem das Teilgebiet Ökologie und Umwelt, in dem sich die vorliegende Einheit eingebettet findet.

Im Verlauf der Unterrichtssequenz werden zahlreiche methodische Mittel herangezogen, um eine Weiterentwicklung verschiedener Kompetenzbereiche der SchülerInnen zu ermöglichen. In Diskussionsrunden, durch eigenständige Forschungsarbeiten (Fotoprojekt, Interpretationsarbeit) und Recherchen sowie aktiver Auseinandersetzung mit verschiedenen Problemstellungen (Brainstorming, Blitzrunden)  sind persönliche Kompetenzen wie Verantwortungsbereitschaft und Selbstständigkeit oder Kreativität ebenso gefragt wie soziale Kompetenzen – beispielsweise Teamfähigkeit und Kooperationsbereitschaft.

Sequenzübersicht

Bei vorliegendem Unterrichtsvorschlag handelt es sich um eine Sequenz, die zumindest elf Unterrichtsstunden in Anspruch nimmt. Für die Schritte 1 und 2 zusammen, ebenso wie für Schritt 3 ist jeweils etwa eine Doppelstunde vorzusehen. Für Schritt 4 bis 5 sind zumindest zwei Doppelstunden einzuplanen. Schritt 6 braucht etwa eine Doppelstunde, Schritt 7 ist auch in einer Einzelstunde zu absolvieren. Der mögliche Schritt 8 nimmt wieder einige Stunden Vorbereitungszeit in Anspruch.

Unter diesem Gesichtspunkt eignet sich die vorliegende Sequenz daher eher für Wahlpflichtfachgruppen, als ausgedehntes Klassenprojekt oder in Schulversuchsfächern wie beispielsweise Ökologieunterricht.

Unterrichtsverlauf

Schritt 1 – Einstieg in die Stundensequenz: „Beten um den Aletschgletscher“

Bei den Materialien findet sich ein Zeitungsbericht, der vom schmelzenden Aletschgletscher (Schweiz) und damit einhergehenden kuriosen Gegenmaßnahmen der Bewohner/Bewohnerinnen der Umgebung berichtet (Mat. 1 / Aletschgletscher). Als Einstimmung auf die nachfolgende Unterrichtssequenz eignet sich der Artikel gut als amüsanter Einstieg in die Thematik und dient zugleich als Basis für den nachfolgenden Arbeitsauftrag. Inhalt ist, dass das Klima die Umwelt beeinflusst, und dass deswegen Klimaänderungen eine Änderung der Umwelt bedeuten.

Schritt 2: Auf den Spuren unserer Umwelt im Wandel der Zeit

Der Gletscherrückgang in den Alpen ist eine von vielen (beobachtbaren) landschaftlichen Veränderungen im Laufe der Erdgeschichte. Mit Hilfe von Fotomaterial lassen sich diese Veränderungen nachweisen und dokumentieren. Auch Wissenschafter/Wissenschafterinnen arbeiten mit dieser Methode.

Die Schülerinnen und Schüler werden beauftragt, alte Landschaftsfotos aus den Bergen (idealerweise von Bereichen um oder über der Baumgrenze) ausfindig zu machen und herauszufinden, wo diese Fotos aufgenommen wurden. Ziel dieses kleinen Forschungsprojekts ist es, ein aktuelles Foto an eben solch einer Stelle zu „schießen“. Über einen Vergleich der beiden Fotos können Vermutungen über die Gründe der Unterschiede gemacht werden. Ein Tipp: Für alte Aufnahmen können die Schüler/Schülerinnen in Pensionen, Gaststuben, Dorfmuseen, Nationalparkzentren etc. nachfragen. Je nach Schulstandort handelt es sich um einen Arbeitsauftrag, der über die Ferien erteilt wird oder aber auch der unmittelbar vor der eigenen Haustür erledigt werden kann. Zum besseren Verständnis kann der Lehrer / die Lehrerin bereits beim Erteilen des Forschungsauftrags auch eigenes Bildmaterial, z.B. vom Aletschgletscher (Mat. 2 / Bildmaterial) zeigen und unmittelbar ablesbare Veränderungen besprechen.

Schritt 3: Damals und heute – Ein Vergleich

Mit Hilfe der Fotografien kann nun gemeinsam analysiert werden, welche Veränderungen der Umwelt in den vergangenen Jahrzehnten festzustellen sind. Es ist davon auszugehen, dass ganz verschiedenartiges Bildmaterial gesammelt wurde, an welchen unterschiedlichste Beobachtungen feststellbar sind. Meist sind diese Veränderungen vom Menschen verursacht und vielfach auf den Wandel ökonomischer und sozialer Systeme zurückzuführen. So sind sicher Bilder zu erwarten, die Verwaldung oder Änderung der Landwirtschaft in den Alpen zeigen (wie historische Dorfansichten mit Getreideäckern, die es heute nicht mehr gibt), oder die Auflassung und Verbrachung von Almen, die Umwandlung von Flächen durch Schitourismus etc.

Bei diesem Arbeitsschritt ist es wichtig, die verschiedenen Ursachen für die festgestellten Unterschiede zu benennen und solche mit einem vermuteten Hintergrund im Klimawandel herauszufiltern. Die Analyse des Bildmaterials (Sammlung und Dokumentation beobachtbarer Veränderungen) kann zunächst in Kleingruppen erfolgen (Mat. 3 / Leitfragen Bildanalyse) und anschließend in einer gemeinsamen Diskussionsrunde besprochen und interpretiert werden. Die gewonnen Erkenntnisse und Fotos werden gesammelt, um für die abschließende Endaufbereitung (Schritt 8) zur Verfügung zu stehen.

Schritt 4: Veränderungen

Ein Bildimpuls (Mat. 4 / Bildimpuls), der Veränderungen der Gebirgsvegetation über einen Zeitraum von zehn Jahren dokumentiert, soll dazu dienen ganz konkret auf die Forschungsarbeit GLORIAs überzuleiten.

Die SchülerInnen sollen den Bildvergleich gezeigt bekommen und ihre Gedanken dazu an die Tafel schreiben. Leitfragen wie unten angeführt können als Hilfestellung dienen:

  • Was denkt ihr ist das?Was könnte dieses Bild bedeuten?
  • Was ist hier passiert?
  • Wer hat das gemacht?
  • Wozu wurde dieses Bild aufgenommen?

Nach diesem kleinen Brainstorming können als „Auflösung“ schließlich Übersichtsbilder GLORIAs,  die ForscherInnen bei der Arbeit zeigen (Mat. 5 / Bildmaterial), dienen. Anhand dieser Bilder wird ein kleiner Eindruck über die Forschungsmethodologie GLORIAs gewonnen. Des weiteren finden sich Im Material Bilder von Saxifraga bryoides (Mat. 6 / Bildmaterial), die die Attraktivität derselben repräsentieren. Die SchülerInnen sollen damit einen Eindruck der verborgenen Schönheiten des Hochgebirges bekommen, die häufig unentdeckt bleiben. 

Es besteht zudem die Möglichkeit Live-Aufnahmen der Schrankogel-Webcam übers Internet anzusehen.

Schritt 5: GLORIA – Was ist das und wozu denn überhaupt?

GLORIA ist eine Initiative, die das „im Großen“ tut, was auch mittels des Foto-Projekts in einem kleineren Rahmen umgesetzt werden sollte, nämlich Veränderungen im Laufe der Zeit zu analysieren und dokumentieren. Ziel ist, möglichst viele Daten im Zusammenhang mit dem Klimawandel und seinen Auswirkungen im Gebirge zu sammeln, um so das Phänomen besser einschätzen zu können.

Anschließend an die auszugsweise vorgestellte Methodik GLORIAs sollen die SchülerInnen nun in Kleingruppen - ExpertInnengruppen - eingeteilt werden. Eine Gruppe beschäftigt sich mit den angesprochenen Forschungsmethoden GLORIAs. Weitere Gruppen sollen sich auf Geschichte & Organisation, Hypothese & Zielsetzungen, sowie auf Ergebnisse & Erkenntnisse GLORIAs spezialisieren. Für ihre Recherchen werden Materialien zur Verfügung gestellt ( Mat. 7 / Folien, Artikel, kommentiertes Artikelverzeichnis). Weiters finden sich auszuarbeitende Fragestellungen im Materialienteil, die als Anhaltspunkte dienen. (Mat. 8 / Teilgebiete-Fragestellungen).

Dieser Arbeitsschritt hat zum Ziel, einen Überblick über die Forschungsinitiative zu geben. Die SchülerInnen sollen sich Wissen darüber selbstständig erarbeiten. Wichtige Inhalte sollen herausgefiltert und aufbereitet werden (Plakate, PowerPoint,…), sodass schließlich jede Gruppe ihr ExpertInnenwissen zu den verschiedenen Teilgebieten vor der ganzen Klasse präsentieren kann.

Für die Lehrkraft ist es wichtig, die Präsentationen zu moderieren und zusammenzuführen, sodass für die SchülerInnen ein ganzheitlicher Überblick über die Initiative entstehen kann.

Schritt 6 (fakultativ): Wie ist das nun zu verstehen?

Die Schüler und Schülerinnen haben einen Überblick über GLORIA bekommen. Nach dem Fotoprojekt sollen sie nun auch eigene Erfahrungen mit Auswertung und Interpretation von Datenmaterial sammeln können.

Zu diesem Zweck finden sich im Materialienteil Daten der Untersuchungsregion Schrankogel (Tirol, Österreich) (Mat. 9 / Datenmaterial).  Gruppenweise sollen die SchülerInnen diese Daten bekommen und sich hierbei selbst als ForscherInnen beweisen können. In diesem Schritt soll ihnen die Möglichkeit geboten werden, eigene Überlegungen anzustellen und in Zusammenhang mit GLORIAs Hypothesen zu bringen (Mat. 10 / anleitende Fragen zur Auswertung und Interpretation). Im Anschluss können die eigenen Auswertungen mit entsprechenden Publikationen der GLORIA-MitarbeiterInnen verglichen werden.  

Schritt 7: Die Umwelt ändert sich – na und?

Dass sich die Umwelt aufgrund des Klimas (und anderer Faktoren) ändert, ist erwiesen. Das konnten die SchülerInnen nun aufgrund der Forschungsarbeit GLORIAs und auch eigenen Recherchen nachvollziehen.  Den SchülerInnen soll letztlich noch einmal ins Bewusstsein gerufen werden, dass diese Änderungen auch auf ihre persönliche Lebenswelt sowie die gesamte Gesellschaft Einfluss nehmen könnte.

Unter dem Motto: „Die (Um)Welt verändert sich – was bedeutet das für mich? / für uns?“ soll jede/r einen Satz formulieren.

Die SchülerInnen sollen in dieser sogenannten „Blitzrunde“ dazu animiert werden, sich eigenständige Gedanken darüber zu machen, welchen Einfluss Veränderungen der Umwelt auf sie persönlich und auf die Gesellschaft haben könnten. Auf der Tafel, einem Plakat oder ähnlichem können diese Gedanken festgehalten werden und im Anschluss zur besseren Übersicht gemeinsam kategorisiert werden.

Es ist die Frage zu klären, ob und wieso der Klimawandel und damit zusammenhängende Veränderungen der Ökosysteme eventuelle Schwierigkeiten mit sich bringen und gesellschaftliches Umdenken erfordern. Welche Maßnahmen sind von einer zukunftsorientierten Gesellschaft erforderlich und wieso spielen Initiativen wie GLORIA in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle? 

Die Lehrperson ist an dieser Stelle dazu angehalten, verschiedene aufkommende Punkte gezielt anzusprechen bzw. wesentliche Aspekte gegeben falls auch zu ergänzen, sodass eine abschließende Diskussion entstehen kann.

Schritt 8 (fakultativ): Abschluss und Projektpräsentation

Die in den vorhergehenden Schritten zahlreich erarbeiteten Materialien können natürlich als Klassenprojekt in Form einer Infobroschüre, eines „Museumsgangs“ oder „Ausstellungsbesuchs“ zusammengetragen und aufbereitet werden. Folgende übergeordnete Themenfelder könnten hier beispielsweise strukturgebend sein:

  • Beschreibung der Initiative GLORIA: Ausarbeitungen der ExpertInnengruppen
  • SchülerInnen forschen: Fotoprojekt, Datenmaterial
  • Abschlusskommentar: Die Umwelt ändert sich – na und? (Sichtweisen der SchülerInnen etc.)

 




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Elisabeth Lenz


 

 

 

 

Abb. 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 3

Abb. 4

3m x 3m Aufnahmeraster

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Liebe Lehrer und Lehrerinnen! Liebe Schülerinnen und Schüler!

Es wäre toll, könntet ihr die Fotos, die ihr im Rahmen eures Unterrichtprojekts gesammelt habt, der GLORIA Initiative sowie dem AECC-Bio zur Verfügung stellen, die wir dann eventuell auch veröffentlichen dürfen! Für GLORIA und das AECC wäre dies eine großartige Unterstützung für zukünftige Arbeiten. Außerdem könnten andere Schulen von euren Bildern profitieren!

Liebe Lehrer und Lehrerinnen!

Falls Sie die Möglichkeit nutzen möchten, Live-Aufnahmen der Schrankogel-Webcam übers Internet anzusehen, bitten wir Sie rechtzeitig vor Beginn des Unterrichtsprojekts die GLORIA-Koordination zu kontaktieren!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Liebe Lehrerinnen und Lehrer!

Die für den Schritt 6 benötigten Arbeitsmaterialen sind derzeit in Bearbeitung und werden Ihnen in Kürze zur Verfügung stehen!

Universität Wien
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