Projektarbeit in der Oberstufe

Reaktiver Stickstoff - eine Belastung für die Umwelt?

Die Bundesregierung verschärft mit dem Agrarpaket die Düngeregeln. Die Landwirte protestieren. Welche Auswirkungen hat der Eintrag von Stickstoff auf die Ökosysteme? Mit einer Projektarbeit erheben Schülerinnen und Schüler Daten und leiten daraus Antworten auf die umweltpolitisch relevante Frage ab.    

Zu viel Dünger belastet die Umwelt.
Stickstoff, Landwirtschaft und die Folgen für das Ökosystem - Projektarbeit in der Oberstufe. Foto: Kurt Bouda, pixabay.com, CC0 Creative Commens

Wie stellen Sie sich einen interessanten Ökologieunterricht vor?

Auf diese Frage antworten die Schülerinnen und Schüler der Oberstufe sehr oft mit:

  • Wir wollen draußen in der Natur arbeiten.
  • Wir möchten an interessanten Themen forschen, die wir selbst wählen.
  • Wir wollen richtige Messungen machen und Erkenntnisse gewinnen, die etwas bedeuten. Nicht nur so lala.

Eine Projektarbeit zum Thema „Stickstoffkreislauf in der Agrarlandschaft“ greift die Bedürfnisse der Schülerinnen und Schüler und fördert die individuelle Auseinandersetzung mit umweltpolitisch relevanten Themen.

Wie wird die Projektarbeit umgesetzt?

Die Projektarbeit zum Thema „Reaktiver Stickstoff in der Agrarlandschaft“ ist über ein Halbjahr in den normalen Ökologieunterricht der Oberstufe integriert und an unserer Schule seit über zehn Jahren erprobt und verbessert worden. Die Untersuchungsobjekte auf dem Land liegen vor der Haustür und prägen das Umfeld der Schülerinnen und Schüler. In der Stadt sind die nächstgelegenen Flächen meist mit dem öffentlichen Nahverkehr zu erreichen. 

Eine fächerverbindende Kooperation mit dem Fach Chemie ist von Vorteil. Es hat sich bewährt, die Gruppeneinteilung, Themenfindung und Projektplanung im Biologieunterricht durchzuführen, die Einführung in die fotometrische Analytik sowie die Probenaufbereitung und Analyse im Chemieunterricht vorzunehmen. Einen Laufzettel zur Umsetzung der Projektarbeit finden Sie hier.

Fokussierung auf die chemischen Parameter Nitrat, Ammonium und Phosphat – warum?

In verschiedenen Biotopen der Agrarlandschaft, das können Felder, Hecken, Kleingewässer oder Gräben sein, gehen die Schülerinnen und Schüler verschiedenen Fragestellungen nach, untersuchen aber alle dieselben chemischen Parameter: Nitrat, Ammonium und Phosphat, angepasst an ihr Projekt im Regen, in Böden oder Gewässern. Folgende fünf Gründe sprechen für die Untersuchung der chemischen Parameter Nitrat, Ammonium und Phosphat:

  1. Entlastung der Lehrkraft
  2. N- und P-Verbindungen sind die limitierenden Faktoren, N-Verbindungen in terrestrischen Lebensgemeinschaften, Phosphate in limnischen Systemen, Gräben, Weidekuhlen oder Tümpeln
  3. Die Umweltprobleme in den Agrarlandschaften haben meist mit Stoffausträgen aus landwirtschaftlichen Flächen in benachbarte Biotope zu tun.
  4. Der Nachweis dieser drei Parameter ist einfach, die Analytik steht jeder Schule zur Verfügung (Fotometer oder Gewässeranalyse-Koffer).
  5. Die ökologischen Folgen der Einträge sind meist erheblich und lassen sich leicht nachweisen.
Zeitschrift
Unterricht Biologie Nr. 447/2019 Stickstoff-Kreislauf

Mehr zum Thema Stickstoff-Kreislauf und wie man daraus interessante Unterrichtsfragen ableitet, erfahren Sie in unserem Heft.

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Wie wird die Wirkung von Stickstoffverbindungen auf das Ökosystem erfasst?

Für die biologische Untersuchung werden bekannte einfache Verfahren verwendet. Sie können stark variieren und hängen wesentlich von der Jahreszeit der Untersuchung ab. Die Wirkungen der Mineralstoffeinträge in Gewässer lassen sich mithilfe von Zeigerorganismen erfassen. Diese Verfahren sind gut didaktisch aufgearbeitet und leicht zu benutzen. (Saprobienindex, Benthosorganismen). Die Wirkungen auf die Vegetation lassen sich durch die Artenzusammensetzung der Vegetation und deren Zeigerwerte nach Ellenberg erfassen, wie z.B. das Vorkommen oder Deckungsgrade der Brennnesseln auf Vergleichsflächen. Es sind keine vollständigen Vegetationsaufnahmen nötig! Man kann sich auf den Vergleich der Häufigkeiten der gut bestimmbaren Arten beschränken z.B. Häufigkeit der Roten Lichtnelke am Maisacker im Vergleich zum Wiesenrain. Für jede Art steht die Ellenbergsche Stickstoffzahl als Zeigerwert zur Verfügung. Der Zeigerwert gewichtet mit der Häufigkeit ergibt eine gut interpretierbare Aussage. Eine Zusammenstellung interessanter und gut zu bewältigender Fragestellungen finden Sie hier.


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Fakten zum Artikel
Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 10-13
  • Thema: Ökologie
  • Autor/in: Ralf Kammann und Friedrich Twenhöven (bearbeitet von Stefanie Krawczyk)