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Biodiversität zum Drüberstolpern – Pflanzenvielfalt in Pflasterritzen

Der Begriff „Natur“ wird im herkömmlichen Sprachgebrauch sehr oft mit Lebensräumen in Verbindung gebracht, die „vom Menschen nicht beeinflusst sind“. Wenn man jedoch der Tatsache Rechnung trägt, dass auch der Mensch ein Teil der Natur ist, so wird man bald feststellen, dass es auch im unmittelbaren Nahbereich menschlicher Siedlungen genügend Standorte gibt, an denen man biologische Vorgänge beobachten kann. An ihnen lässt sich außerdem der Einfluss des Menschen als „Umweltfaktor“ leicht erfahren.


Fachinfo

Den Standort „Pflasterritze“ gibt es historisch gesehen noch nicht sehr lange, nämlich naturgemäß erst seit der Bildung von großen, dicht besiedelten Gebieten, also Städten. Selbst bei großzügiger Auslegung handelt es sich also um einen entstehungsgeschichtlich gesehen recht jungen Lebensraum, weshalb spezifische evolutionäre Anpassungen nicht zu erwarten sind. Aufgrund der hohen Dynamik der Besiedlung von Pflasterritzen kann man jedoch leicht Einblicke in grundlegende biologische Vorgänge gewinnen.

Ökologische Standortfaktoren

Was sind nun die Umweltfaktoren, die den Lebensraum „Pflasterritze“ bestimmen? Zuallererst fällt einmal auf, dass die Mächtigkeit des Bodens normalerweise nur sehr gering ist. Das bedeutet wiederum, dass die Pflanzen an einem solchen Standort nur sehr wenig Platz für ihre unterirdischen Organe (Wurzeln und Rhizome) haben, womit eine verminderte Aufnahmemöglichkeit für Wasser und den darin enthaltenen Nährsalzen verbunden ist. Im Sommer ähneln Pflasterritzen am ehesten halbwüstenähnlichen Gebieten. Dem gegenüber steht eine periodische Überflutung bei Regen und somit auch regelmäßige Staunässe. Der damit entstehende Wasserstress ist also ein entscheidender Faktor.

Gerade auf stark begangenen Abschnitten des Gehsteigs spielt außerdem der Betritt eine wesentliche Rolle. Durch ihn laufen die Pflanzen ständig Gefahr, mechanisch verletzt, also zerquetscht, zerrieben oder ausgerissen zu werden.

Ein weiterer Punkt in Städten mit einer hohen Dichte an Haustieren (v. a. Hunden) ist auch die meist sehr hohe Zufuhr an Stickstoffverbindungen und die damit einhergehende Überdüngung des spärlichen Bodens. Dies scheint zwar auf den ersten Blick kein Nachteil zu sein, in der Tat können aber nur wenige Pflanzenarten mit einer dermaßen hohen Nährsalzzufuhr umgehen und davon profitieren.

Was die Pflasterritzenvegetation darüber hinaus aushalten muss, ist die sich jährlich im Winter wiederholende Aufbringung von Streusalz. Die daraus resultierende hohe Salzkonzentration führt dazu, dass das Wasser stark im Boden gebunden wird und erfordert daher oft spezielle Stoffwechselvorgänge, um das Wasser dennoch aus dem Boden in die Wurzeln aufnehmen zu können.

Standorte, von denen aus die Pflasterritzenvegetation einwandern konnte

Nachdem die Pflasterritzen also ein sehr junger Lebensraum sind, stellt sich nun eine Frage: aus welchen bereits existierenden Lebensräumen können Pflanzen in diese, in vieler Hinsicht extremen Standorte einwandern?

Als Quellen für Pflasterritzenpflanzen kommen verschiedene Lebensräume in Frage:

  • Lebensräume, an denen Wassermangel herrscht (z.B. Trockenrasen)
  • Lebensräume, in denen eine erhöhte Konzentration an Bodenmineralien herrscht (z.B. pannonische Salzwiesen oder Meeresküsten)
  • Lebensräume, in denen Pflanzen erhöhter mechanischer Belastung durch Betritt ausgesetzt sind (z.B. Weiden)
  • Lebensräume, in denen natürlicherweise ein hoher Stickstoffgehalt des Bodens existiert (z.B. Auwälder, in die bei Überschwemmung fruchtbares Material eingetragen wird)

Ausgewählte Pflasterritzen-Pflanzen

Allgemein kann man feststellen, dass Pflanzen in Pflasterritzen vor allem zwei Gruppen zugeordnet werden können:

  • Pflanzen, die sehr schnell wachsen, Samen produzieren und dann innerhalb weniger Wochen wieder absterben (so genannte Therophyten). Dazu zählen z.B. der Vogelknöterich und das Hirten-Täschelkraut.
  • Pflanzen, die über mehrere Jahre hinweg an einem Standort wachsen und dabei jährlich wieder knapp über dem Boden austreiben (so genannte Hemikryptophyten). Solche Pflanzen verfügen oft über einen kräftigen und tief reichenden Wurzelstock und können damit an tiefer gelegene Wasserreserven herankommen. Als Beispiele dafür sind der Löwenzahn und der Breitwegerich zu nennen.

 


UNTERRICHTSIDEE
Pflasterritzen als Outdoor-Lernort

Organisatorische Überlegungen

Sehr oft steht man als Biologie-LehrerIn vor dem Problem, dass man gerne Freiland-Exkursionen für die SchülerInnen organisieren würde, aber aus zeitlichen und/oder organisatorischen Gründen kommen sie nicht zustande. Oft ist es schwierig, Stunden abzutauschen, man benötigt die Zustimmung von mehreren Kollegen und der Direktion, sodass ganztägige oder zumindest mehrstündige Exkursionen oft nur unter großem Aufwand zu arrangieren sind.

Abgesehen davon kommt für Schulen im städtischen Raum oft auch noch eine langwierige Anfahrt dazu, bis man endlich am Zielort angekommen ist. Für die tatsächliche Freilandarbeit bleibt dann oft nur noch wenig Zeit.

All diese Probleme fallen weg, wenn man als Modell-Lebensraum für den Unterricht die Pflasterritzen auswählt. Man braucht in diesem Fall erstens nur vor die Schule zu gehen, zweitens hat man keinen organisatorischen Aufwand, da man nicht auf die Unterrichtsstunden anderer KollegInnen angewiesen ist. Die Pflasterritzen-Vegetation lässt sich leicht auch in mehreren einzelnen Biologie-Stunden untersuchen und erforschen.

Fachdidaktische Überlegungen

Anknüpfungspunkte an den Lehrstoff bieten sich an verschiedenen Stellen.

Evolution
Es lässt sich z.B. das Konzept der Präadaptation im Rahmen der Evolutionsbiologie ergründen (aus welchen Lebensräumen stammen die Pflasterritzenpflanzen und welche Voraussetzungen bringen sie daher mit).

Ökologie
Eng damit verknüpft ist der Begriff der „ökologischen Nische“. Er lässt sich unter Berücksichtigung der verschiedenen Standortfaktoren (Trockenheit, hohe Salzkonzentrationen, …) sehr spannend erarbeiten. Dabei ist von Vorteil, dass die Anzahl der Standortfaktoren überschaubar ist und somit unterschiedliche Einnischungen plakativer und leichter erkennbar sind als in einem so vielfältigen und komplexen Ökosystem wie einem Wald oder einer Wiese

Fächerübergreifend mit Chemie bietet sich z.B. eine Untersuchung der Bodenchemie an. Wie unterscheiden sich verschiedene Pflasterritzen-Standorte in Bezug auf den Nährsalzgehalt? Wie hoch ist der pH-Wert des Substrates? Wie groß ist die Gesamtleitfähigkeit? All diese Parameter liefern Aufschluss über die gesamte Salzbelastung.

Pflanzenphysiologie und -anatomie:
Auch für pflanzenphysiologische Inhalte bieten sich Anknüpfungspunkte: wie können Pflanzen so hohe Salzkonzentrationen tolerieren? Wie halten sie die Trockenheit aus? Neben diesen Aspekten kann man auch noch anatomische Besonderheiten der Pflasterritzen-Pflanzen untersuchen: die Glashaare des Silber-Birnmooses bilden bei Austrocknung einen weißen Schutzschild, der die UV-Strahlung der Sonne reflektiert. Der Vogel-Knöterich hält dem Betritt durch besonders verstärkte Stängel stand.

 

Unterrichtsvorschlag

1. Stunde: Freiland

Die SchülerInnen erhalten die Aufgabe, einen Transekt (Satz von Mess- bzw. Beobachtungspunkten entlang einer geraden Linie) von einer weniger stark betretenen Stelle (z.B. Hauskante) bis zu einer stark betretenen Stelle zu ziehen (z.B. Wegmitte). Mehrere Gruppen bearbeiten unterschiedliche Fragestellungen:

Gruppe 1: Bodenchemie
in regelmäßigen Abständen entlang des Transektes werden Bodenproben aus den Pflasterritzen gekratzt und mit Hilfe von Teststreifen (Nitrat, pH-Wert) untersucht. Dazu werden die Bodenproben in kleinen Gefäßen (z.B. Filmdöschen) mit Wasser geschüttelt und dann die Messungen durchgeführt. Vorsicht: um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten muss immer die gleiche Menge Boden mit der gleichen Menge Wasser gleich lange geschüttelt werden.

Gibt es an der Schule ein Hygrometer, so kann man auch noch die Luftfeuchtigkeit messen, mit Hilfe eines Thermometers lässt sich die Bodentemperatur bzw. die Temperatur an der Bodenoberfläche leicht erheben.

Gruppe 2: Pflanzenzusammensetzung
Entlang des Transektes sollen die SchülerInnen mit einer Digitalkamera (kann auch das Handy sein) Fotos von allen vorkommenden Pflanzenarten machen. Die genauen Wuchsorte der Pflanzen entlang des Transektes werden eingezeichnet. Mit Hilfe von ausgewählter Bestimmungsliteratur werden die Pflanzen bestimmt (man kann zur Erleichterung in einem Bestimmungsbuch die Seiten markieren, die in Frage kommen). Für jeden Aufnahmeort wird die Artenzahl festgehalten.

Gruppe 3: Wuchshöhe
Die Wuchshöhe der Pflanzen wird mit Hilfe eines Lineals abgemessen und protokolliert. Danach werden die Wuchshöhen-Werte aus der Tabelle in ein Diagramm eingetragen: auf der x-Achse werden die Wuchsorte der Pflanzen entlang des Transektes eingetragen, auf der y-Achse die Wuchshöhe. Zusätzlich können Belege von verschiedenen Pflanzen gesammelt und gepresst werden.

2. Stunde: Datenauswertung

Zurück in der Schule werden die erhobenen Daten zusammengeführt und verglichen. Es lässt sich meist eine deutliche Abnahme von Artenzahl und Wuchshöhe abhängig vom Betritt feststellen. Man kann also sehr eindrucksvoll den Einfluss des Standort-Faktors „Betritt“ für die SchülerInnen erfahrbar machen. Für eine Klasse der Oberstufe bietet sich außerdem noch eine Erarbeitung des Konzepts der „Konkurrenzvermeidung“ an. Die Pflanzen an den stark betretenen Stellen wachsen schließlich nicht dort, weil sie so gern auf sich herumtrampeln lassen, sondern weil sie es dort als einzige noch aushalten und daher nur mit wenigen anderen um die spärlichen Ressourcen wetteifern müssen.

Um die erhobenen abiotischen Daten zu interpretieren, sollen die SchülerInnen nun für alle gesammelten und/oder fotografierten Pflanzen herausfinden, aus welchen Lebensräumen sie ursprünglich stammen. Ein hoher Gehalt an Boden-Stickstoff ist z.B. eine mögliche Erklärung für das Vorkommen von Auwald-Pflanzen wie der Knoblauchsrauke, die man ja an einem so trockenen Ort wie einer Pflasterritze eher nicht vermuten würde. Berücksichtigt man außerdem noch den Lebensformtypus „Therophyt“ ist man rasch und zwanglos beim Begriff der Präadaptation angelangt, mit dem die ganze Einheit abgerundet werden kann.


UNTERRICHTSMATERIALIEN

Unter Materialien finden Sie eine Powerpointpräsentation der Grünen Schule zum Thema, eine Pflanzenliste mit den häufigsten Arten und ihren Zeigereigenschaften bzw. ihrer Herkunft.


Literatur

  • Brandes, D. (1983): Stadtvegetation als Unterrichtsgegenstand. In: Praxis der Naturwissenschaft – Biologie. 2/83. S.35–55.
  • Lüthje. E. (2006): Pflanzen in Pflasterritzen – Angepasst an Schritt und Tritt? In: Biologie in Unserer Zeit. 6/2006. S. 384–388.
  • Nieder, J. (2009): Eingezwängt und abgetreten – Pflanzen in Pflasterfugen. In: Unterricht Biologie 345. S. 38–39.

Links

http://flora.nhm-wien.ac.at/

Bilddatenbank des Naturhistorischen Museums Wien

 

 

www.ruderal-vegetation.de

Seite des Instituts für  Pflanzenbiologie der Technischen Universität Braunschweig



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