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WAHLFACH NATUR

Kinder und Jugendliche an das Thema Evolution heranzuführen, ist nicht einfach. Doch jetzt haben Wissenschaftler spannende Projekte entwickelt, die selbst Biologiemuffel begeistern werden.

Sie sind klein, sie sind bunt, und sie kommen fast überall in Europa vor: Bänderschnecken sind Dr. Christian Antons beste Verbündete, wenn es darum geht, Schülerinnen und Schüler für die Evolutionslehre zu begeistern. „Diese kleine Schnecke ist ein Tier, mit dem jedes Kind schon einmal gespielt hat“, erklärt der Biologe vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Halle. „Und sie wird seit Jahrzehnten erforscht.“

Bereits in den 1930er-Jahren fragten sich Wissenschaftler, weshalb die Gehäuseschnecken in solcher Vielfalt – gelb, pink oder braun, mit verschiedenen Streifenmustern – vorkommen und dabei doch alle zur gleichen Art gehören. Schon damals begannen Forscher, die Häufigkeit der Farb- und Bänderungstypen zu erfassen. Diese historischen Daten – entsprechendes Material ist in großer Zahl im Naturkundemuseum Berlin vorhanden, das sich an dem Projekt beteiligt – speisen die Wissenschaftler um Christian Anton jetzt nach und nach in die Datenbank des „Evolution Megalab“ ein. Aktuelle Beobachtungen werden auch von interessierten Laien beigesteuert. Und etwas Ähnliches sollen im Darwin-Jahr auch die teilnehmenden Schulklassen tun: Sie werden in ihrer Region Bänderschnecken sammeln und mit den Angaben zu Farben und Bänderung die Megalab-Datenbank füttern. Mithilfe der Daten wollen die Wissenschaftler verfolgen, wie sich das Äußere der Schnecken über Raum und Zeit verändert und welche Umweltbedingungen dabei eine Rolle spielen. „Die meisten Menschen verstehen unter Evolution nur das, was man als Makroevolution bezeichnet“, führt Anton aus. „Sie denken dabei an Fossilien und Stammbäume.“ Doch es sind letztlich die kleinen evolutiven Prozesse – Variation, Selektion und Anpassung –, die die Vielfalt des Lebens hervorgebracht haben.

„Das Spannende ist, dass im Fall der Bänderschnecken jeder diese grundlegenden Prozesse vor der eigenen Haustür beobachten kann.“ Denn auf die Weichtiere wirkt gleich von zwei Seiten ein starker Selektionsdruck. Erstens: Sie sind die Leibspeise der Singdrossel. Um nicht gefressen zu werden, sind sie in ihrem jeweiligen Lebensraum getarnt, und das geschieht über die Gehäusefarbe und -bänderung. Zweitens: In ihrem großen Verbreitungsgebiet müssen sie mit unterschiedlichen Temperaturen klarkommen.

Auch hier hilft die Farbe der Schneckenhäuser. „Eine braune Schnecke wird schneller warm als eine gelbe, weil das Gehäuse die Wärmestrahlung aufnimmt. Anders gesagt: Die gelbe reflektiert die Wärme stärker“, erläutert Experte Anton. Je weiter man in Europa nach Norden komme, desto mehr dunkle Schnecken finde man, während im Süden die hellen Typen dominierten. Zusätzlich planen Anton und seine Kollegen ein Schneckencamp für Schülerinnen und Schüler aus Halle auf der Insel Hiddensee. „Wir hoffen, mit diesem Projekt auch den Einfluss des Klimawandels auf die Bänderschnecken verstehen zu lernen“, erklärt der Umweltforscher. Begonnen hat diese Forschung vor mehr als sechzig Jahren, als ein Biologieprofessor aus Halle – Franz-Alfred Schilder – nach Hiddensee reiste, um die dort lebenden Bänderschnecken genau unter die Lupe zu nehmen. „Er hat dort so gut wie jedes Blatt umgedreht und am Ende rund 60 000 Schnecken vermessen und deren Farbtypen aufgezeichnet“, erzählt Anton.

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Jetzt, sechs Jahrzehnte später, werden Forscher wie Schüler in Schilders Fußstapfen treten und die Schnecken erneut zur Volkszählung bitten. „Wir wollen herausfinden, wie sich die Gehäuse der Schnecken im Laufe der Jahrzehnte verändert haben.“

Anton und seine Kollegen erwarten, auch im Norden mehr Schnecken helleren Typs zu finden: „Weil es insgesamt wärmer geworden ist, weil es mehr extrem warme Tage gibt – und weil die Schnecken-Evolution dem voraussichtlich schon Rechnung getragen hat.“

Nicht auf die Insel, aber ebenfalls auf eine spannende Forschungsreise geht es mit einem Projektteam der Universität Bremen. Dort gründete die Sachunterrichtsdidaktikerin Brunhilde Marquardt-Mau vor vier Jahren das ELISA-Lab, das „Labor für das Entdeckende Lernen im Sachunterricht“. Hier können sich Grundschulkinder durch eigenes Experimentieren grundlegende naturwissenschaftliche Konzepte erarbeiten. Pünktlich zum Darwin-Jahr 2009 hat die Bremer Arbeitsgruppe um Professorin Marquardt-Mau das Fach Evolutionsbiologie auf den Stundenplan des Kinderlabors gesetzt.

Evolution sei zwar in diesem Alter ein schwieriges Thema, stoße bei den Kindern aber auf großes Interesse, berichtet Marquardt-Mau. Tatsächlich fragen gerade Kinder im Grundschulalter, wie sich das Leben auf der Erde entwickelt hat, warum Lebewesen so unterschiedlich sind und warum die Dinosaurier heute nicht mehr leben. Zu vielen dieser Fragen haben sich die Kinder bereits eigene Erklärungen zurechtgelegt. Wie diese aussehen, wurde von der Wissenschaft bislang jedoch kaum untersucht. Daher wird der erste Schritt im Bremer Projekt „ Entdeckendes Lernen zur Evolutionsbiologie im Sachunterricht“ – kurz „EvoSa“ – eine Pilotstudie zu den Gedankenkonstrukten der Kinder sein.

Daran anknüpfend wird Marquardt-Maus Team passende Lernsituationen für Kinder entwickeln und erproben. Doch entdeckendes Lernen will gelernt sein, und das nicht nur von den Kindern. Deshalb betreuen Studenten der Universität Bremen – zukünftige Lehrerinnen und Lehrer – die kleinen Forscherinnen und Forscher im ELISA-Lab. Beide Gruppen werden also gemeinsam ihre Erfahrungen mit der neuen Methode machen. Für jeden Kursus im ELISA-Lab bereiten die Studenten eine kurze Einführung in ein ausgewähltes Thema vor; anschließend geht es in kleinen Gruppen zum Forschen ins Labor. Die Ergebnisse aus den Arbeitsgruppen stellen die Kinder einander anschließend vor, wobei es bei unterschiedlichen Resultaten schon einmal zu Kontroversen kommen kann, wie Marquardt-Mau zu berichten weiß.

KONFERIEREN WIE DIE GROSSEN

Am Ende der meist zweistündigen Kurse im ELISA-Lab steht immer die Frage: „Ihr habt jetzt so ähnlich gearbeitet wie echte Naturwissenschaftler, weil …?“. So soll den kleinen Forscherinnen und Forschern klar werden, was Wissenschaft ausmacht. „Wissenschaft ist nicht nur die Erkenntnis, die am Ende steht, sondern der Weg dahin“, betont Marquardt-Mau. Und zum wissenschaftlichen Vorgehen gehöre auch die Weitergabe der Ergebnisse. Den krönenden Abschluss des Projekts bildet deshalb eine große Kinderforschungskonferenz: Dort werden die Nachwuchsforscher ihren Eltern, Geschwistern und Freunden von ihren Erkenntnissen zu Grundfragen der Evolution berichten.

Was sich der Tübinger Biologiedidaktiker Sven Gemballa und seine Kollegen für das Darwin-Jahr ausgedacht haben, klingt hingegen eher nach einer Idee für die Ferien als für den Unterricht: Schnorcheln und Tauchen an der Costa Brava sollen das Interesse am Thema Evolution wecken. Statt trockene Theorie zu pauken – eintauchen ins warme Mittelmeer! Mit insgesamt tausend Schülern will das Tübinger Team nach Spanien fahren. Dort sollen die Oberstufenschüler selbst entdecken, was auch Charles Darwin bei seiner Reise auf die GalapagosInseln half, die Grundlagen für die moderne Evolutionstheorie zu legen: Eine wenig spezialisierte Art passt sich mit der Zeit an verschiedene Lebensräume an, und es entstehen neue, stärker spezialisierte Arten.

Darwin gründete seine Theorie unter anderem auf Beobachtungen an Galapagosfinken. Die verschiedenen Arten, die heute auf Galapagos leben, stammen wahrscheinlich alle von einer kleinen Gruppe gemeinsamer Vorfahren ab, die es bei einem Sturm auf die 1000 Kilometer vor Ecuador liegenden Inseln verschlagen hat. In dem begrenzten Lebensraum besiedelten die Vögel im Laufe der Zeit verschiedene ökologische Nischen: Sie spezialisierten sich auf bestimmte Speisen und entwickelten die dazu passenden Schnäbel. Dem Altmeister zu Ehren nannten die Wissenschaftler von der Universität Tübingen ihr Schülerprojekt „Darwin ver. 2.0: Re-Discovering Evolution in Europe“.

„Wir arbeiten jedoch nicht mit Vögeln“, erklärt Professor Gemballa, „sondern mit Fischen, den Meerbrassen.“ Bereits seit 16 Jahren fährt der Biologe mit Schüler-, Lehrer- und Studentengruppen in ein Küstenörtchen nahe Girona an der spanischen Mittelmeerküste, wo es inzwischen ein kleines Ausbildungszentrum mit Labor- und Arbeitsräumen gibt. „Wir haben uns dort verschiedene meeresbiologische Fragen vorgenommen. Die Meerbrassen waren anfangs nur eine Fischgruppe unter mehreren.“

ENTDECKUNG AUF DEM FISCHMARKT

Doch beim morgendlichen Einkauf auf dem Fischmarkt im nahe gelegenen Palamós fielen dem Biologen immer wieder verschiedene Arten von Meerbrassen in die Hände. Und diese auf den ersten Blick so ähnlichen Fische boten beim näheren Betrachten Erstaunliches: „Fische verfügen, anders als Säugetiere, normalerweise nicht über verschiedene Typen von Zähnen. Sie haben keine Schneide-, Eck- und Backenzähne, sondern nur gleichförmige, spitze Kegelzähne“, erläutert Gemballa. „Doch bei den Meerbrassen ist das anders. Da gibt es Arten, die haben Schneidezähne, andere verfügen über eine Art Backenzahnstruktur, wieder andere haben Fangzähne.“ Wo und von was diese unterschiedlichen Arten leben, werden sich die Schülerinnen und Schüler beim Schnorcheln live unter Wasser anschauen.

Zum Anfassen müssen jedoch Exemplare vom Fischmarkt herhalten, denn – so Gemballas Erfahrung – „diese Fische sind unheimlich schwer zu fangen“. Und wo Darwins Zeitgenossen nur das Skalpell zur Verfügung hatten, hilft heute die Computertomografie: Bis zum Projektstart im Mai werden die Tübinger Wissenschaftler, wie es sich für „Jetztzeit-Darwins“ gehört, acht Meerbrassen-Arten durch den Scanner jagen und sich die Modelle von deren Gebissen am 3-D-Drucker ausdrucken. Diese Modelle werden den Schülern zum Projektstart ausgehändigt, sie dürfen sie später als Souvenir mit nach Hause nehmen. Dass dieses All-inclusive-Programm für Schülerinnen und Schüler 2009 schon ausgebucht ist, ist nicht verwunderlich. ■

von Nadine Eckert

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Ba|lan|ce|ment  〈[balãs()mã] n.; – od. –s; unz.; Mus.; beim Klavichordspiel〉 Bebung, Schwingung durch rasch wechselnden Druck auf die Taste [frz.]

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