Chronobiologie

Chronobiologie

Unterricht Biologie | Ausgabe Nr. 451/2020

Obwohl sie ein relativ neuer Zweig der biologischen Forschung ist, liefert die Chronobiologie viele interessante Themen für den Biologieunterricht. Erst im Jahre 2017 wurde der Nobelpreis für die Entdeckung der molekularen Mechanismen vergeben, die die circadiane Rhythmik in Zellen steuern.

Inhaltsverzeichnis
© candy1812/stock.adobe.com
Wiese mit Löwenzahn im Frühling.
Die Beschäftigung mit der Chronobiologie bietet unterschiedliche Lernanlässe Leben ist Rhythmus
Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Fachwissen Schuljahr 5-13

Obwohl sie ein relativ neuer Zweig der biologischen Forschung ist, liefert die Chronobiologie viele interessante Themen für den Biologieunterricht.

Erst im Jahre 2017 wurde der Nobelpreis für die Entdeckung der molekularen Mechanismen vergeben, die die circadiane Rhythmik in Zellen steuern. Alle Lebewesen – seien es Menschen, Tiere oder Pflanzen – werden von der Chronobiologie beeinflusst, egal ob bei solch kurzen Zeiträumen wie beim Herzschlag oder solch langen Zeiträumen wie beim Winterschlaf.

© Antonioguillem/stock.adobe.com
Junge und Mädchen flirten auf der Straße.
Nutzung von digitalen Daten zur Aufklärung chronobiologischer Phänomene Der Vogelzug – eine faszinierende Reise
Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 5-6

Mit der Reise der Zugvögel in ihre Winterquartiere bietet sich bereits in der Sekundarstufe I ein spannendes Feld für chronobiologische Überlegungen. Die vorgestellte Unterrichtseinheit bietet nicht nur die Möglichkeit einheimische Zugvögel kennenzulernen, sondern vor allem den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg nachzuvollziehen.

© andreaobzerova/stock.adobe.com
Lehrer hilft Schülerin bei der Textarbeit.
Eine Anlayse des chronischen Schlafmangels von Jugendlichen Unterrichtsbeginn während der biologischen Nacht
Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 8-10

Wer kennt nicht die müden Jugendlichen im Unterricht?

Oft lautet der Vorwurf: Sollen sie doch früher ins Bett!

Aber ist es so einfach? Oder kann die Chronobiologie eine Lanze für die Jugendlichen brechen? Die SchülerInnen untersuchen in diesem Unterrichtsmodell ihre Schlafgewohnheiten und finden heraus, dass die Lösung für die Müdigkeit am Morgen vielleicht doch nicht so einfach ist.

© vectorfusionart/stock.adobe.com
Bild eines menschlichen Gehirns.
Neurobiologische Kenntnisse für den Alltag nutzen Blaues Licht – der Muntermacher am Abend
Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 9-10

Raubt uns das Licht von Handy oder Laptop den Schlaf? Auf welche Strukturen könnten diese Lichtstrahlen wirken? Retinale Ganglienzellen, der suprachiasmatische Nucleus als auch die Epiphyse sind des Rätsels Lösung. Diese Zusammenhänge werden im Unterricht erarbeitet. Zusätzlich werden Studienergebnisse zum schlaffördernden Epiphysenhormon Melatonin ausgewertet. Die Studie belegt, dass nach Exposition von Blaulicht der Melatoningehalt im Speichel sinkt.

© candy1812/stock.adobe.com
Wiese mit Löwenzahn im Frühling.
Die Blütenbildung bei Pflanzen als chronobiologischen Prozess begreifen Zeit zu blühen
Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 11-13

In den gemäßigten Zonen der Erde schwankt die Tageslänge und somit die Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit von den Jahreszeiten. Für den reproduktiven Erfolg von Pflanzen ist es daher überlebenswichtig, dass sie den richtigen Zeitpunkt der Blütenbildung bestimmen können.

In diesem Unterrichtsmodell lernen die SchülerInnen die genetischen Mechanismen kennen, das Blühen bei Pflanzen induzieren.

© Jan/stock.adobe.com
Buntes Chamäleon sitzt auf einem Ast.
Anpassungsmechanismen und neurobiologische Regulation Circannuelle Rhythmen am Beispiel winterschlafender Säugetiere
Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 11-13

Zur Überwindung lebensfeindlicher Umweltbedingungen während der Wintermonate haben Organismen vielfältige Anpassungsstrategien entwickelt. Bei den Säugetieren findet sich eine besondere Strategie der Überwinterung: der Winterschlaf.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die SchülerInnen die vielen physiologischen Mechanismen kennen, die Voraussetzung für den Winterschlaf sind.

© andreaobzerova/stock.adobe.com
Jugendliche nutzt ein Tablet im Biologieunterricht.
Potenziale digitalen Experimentierens mit Tablet und Smartphone Digital Devices als Experimentierwerkzeug
Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Methode & Didaktik Schuljahr 5-13

Artikel über den Einsatz von Smartphone und Tablet im Unterricht gibt es zu genüge. In diesem Bio[digital] geht es um die Möglichkeiten, diese digitalen Medien als Unterstützung beim Experimentieren einzusetzen, zum Beispiel als Photometer. Eine Steigerung hierzu stellen ExTablets dar. Hierbei werden neben der Messwerterfassung zentrale Arbeitsschritte im Experimentierprozess direkt vom System, quasi live während der Datenaufnahme, übernommen.