Tiere in extremen Zonen – Wüste - (Realschulen) Reutlingen

1. Sachanalyse1.1 Lebensraum WüsteWüsten sind Lebensräume, in welchen dauerhaft ein Mangel an Wärme ( Kältebzw.Eiswüste) oder Wasser ( Trocken- bzw. Hitzewüste) vorherrscht. 1 Da derWüstenfuchs in sandigen Trockenwüsten beheimatet ist, soll im Folgenden nur aufsie näher eingegangen werden:Die jährliche Niederschlagsmenge liegt in Trockenwüsten unter 250 mm und kann inmanchen Jahren auch ganz ausbleiben. 2 Im Vergleich dazu fallen in Deutschlandjährlich ca. 800 mm Niederschlag. 3 Neben dem Wassermangel müssen dieBewohner der Trockenwüsten aber auch mit extremen Temperaturschwankungen imTagesverlauf klarkommen. Innerhalb eines Tages gibt es Temperaturunterschiedevon über 50°C. 4 Tagsüber ist die Sonneneinstrahlung extrem stark(Einstrahlungswinkel bis 90°) und kann durch das Fehlen von Wolken ungehindertdie Erdoberfläche aufheizen. 5 Dabei werden Temperaturen bis 70°C erreicht. Dersandige Wüstenboden erhitzt sich aufgrund seiner Beschaffenheit aber nuroberflächlich und kann die Wärme über Nacht nicht speichern. 6 Tiere und Pflanzenkönnen in dieser Umgebung nur überleben, wenn sie spezielleAnpassungsmechanismen an die Hitze und den Wassermangel entwickeln. 71 Vgl. Wikipedia 2012, S. Wüste2 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 263 Vgl. ebd.4 Vgl. ebd.5 Vgl. Wikipedia 2012, S. Wüste6 Vgl. ebd.7 Vgl. ebd.1

Systematik: 81.2 Der WüstenfuchsOrdnung:Überfamilie:Familie:Gattung:Art:Raubtiere (Carnivora)Hundeartige (Canoidea)Wüstenfüchse (Canidae)VulpesFennek (Vulpes zerda)Kennzeichen:Der Fennek ähnelt in den Kennzeichen sehr stark dem Rotfuchs, ist aber erheblichkleiner als dieser. 9 Er besitzt eine sehr zierliche Gestalt und wiegt nur ca. 1 - 1,5 kg. 10Die Kopf-Rumpf-Länge beträgt ca. 45 cm und die Schulterhöhe ca. 20 cm. DerSchwanz ist ebenfalls 20 cm lang und sehr buschig. 11 Besonders kennzeichnendsind die auffällig großen Ohren (bis ca. 15 cm lang 12 ) und Augen. 13 Die Schnauze istdagegen spitz und fein. 14 Das lange und dichte Fell ist an der Oberseite weißlich bisgelblich sandfarben mit rostbraunen Anteilen auf dem Rücken und einer schwarzenSchwanzspritze. An der Unterseite ist es weiß. 15Lebensweise:Der Fennek ist ein nachtaktives Tier, das sich tagsüber ruhend in seinemselbstgegrabenen Bau aufhält. Dabei rollt er sich ein und legt den Schwanz über denKopf, wobei die Ohren frei bleiben, damit er bei Geräuschen erwacht. 16 Der 30-40 cmunter der Erdoberfläche gelegene Bau 17 besteht aus einem mit Federn und Haarenvon Beutetieren gepolsterten Wohnkessel sowie mehreren Gängen 18 und ist imVergleich zu anderen Fuchsarten viel sauberer. 19 Wüstenfüchse sind standorttreue,8 Wikipedia 2012, S. Fennek9 Vgl. Haltenorth/Diller 1977, S. 17310 Vgl. ebd.11 Vgl. Smolik 1968, S. 5912 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 2913 Vgl. Smolik 1968, S. 5914 Vgl. ebd.15 Vgl. ebd.16 Vgl. ebd.17 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 2918 Vgl. Haltenorth/Diller 1977, S. 17419 Vgl. Smolik 1968, S. 592

sehr gesellige Tiere und leben mit bis zu zehn Familienmitgliedern (dem Elternpaar,welches ein Leben lang zusammen bleibt, die abhängigen Welpen sowie bereitsselbstständige Jungfüchse des Wurfes aus dem Vorjahr) zusammen in einem Bau. 20Verbreitung und Lebensraum:Der Fennek ist in der Sahara, der nordafrikanischen Wüste und der arabischenWüste beheimatet. 21 Dabei ist er für das Graben seines Baues auf sandigen Bodenangewiesen. 22Jagdverhalten:Generell ist der Fennek sehr angriffslustig und verteidigt seine Jungen sehr aggressivvor Feinden. 23 Bei Gefahr vergäbt er sich spontan im Sand. 24 Wüstenfüchse, diesowohl die Hetz- als auch die Schleichjagd beherrschen 25 , gehen einzeln und beiNacht auf Jagd. Zum Fressen bringen sie die erlegte Beute in den geschützten Bauzurück, jedoch nicht um sie mit den Familienmitgliedern zu teilen. 26Nahrung:Der Wüstenfuchs ist ein Allesfresser. Er ernährt sich von Kleintieren zum BeispielWüstenspringmäusen, Eidechsen, Vögeln (Flughühner und Wüstenlerchen) undderen Eier sowie größeren Insekten. 27 Aber auch pflanzliche Kost, besonders süßeFrüchte und Beeren werden gern von ihm gefressen, sind in der Wüste jedochschwerer zu finden. 28 Überreste von Nahrung gräbt der Fennek ein. 2920 Kappeler 199021 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 2922 Vgl. Haltenorth/Diller 1977, S. 17423 Vlg. ebd.24 Vgl. Smolik 1968, S. 5925 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 2926 Kappeler 199027 Vgl. Smolik 1968, S. 5928 Vgl. ebd.29 Vgl. Haltenorth/Diller 1977, S. 1743

Fortpflanzung:Die Paarungszeit des Fenneks liegt zwischen Januar und März. Pro Jahr gibt es nureinen Wurf mit zwei bis fünf Welpen 30 (Wurfzeit zwischen März und Mai). 31 Nach ca.50 Tagen Tragzeit kommen die Welpen blind und mit kurzem Schwanz und kleinenOhren zur Welt, nach etwa 12 bis 20 Tagen öffnen sie das erste Mal die Augen, abder dritten Woche beginnen Ohren und Schwanz stark zu wachsen. 32 Trotz einerSäugezeit von zwei Monaten erhalten die Welpen bereits nach drei Wochen festeNahrung, welche nicht mehr von den Eltern vorgekaut wird. 33 Nach einem Monatverlassen die Welpen zum ersten Mal den Bau. 34 Bereits mit vier Monaten ist derWüstenfuchs ausgewachsen 35 ; nach etwa einem Jahr erreicht er dieGeschlechtsreife. 36 Auch nach dem Erreichen der Geschlechtsreife bleiben vieleFenneks ein weiteres Jahr bei den Eltern und helfen bei der Aufzucht der neuenWelpen. 37 Über die Lebensdauer in Freiheit gibt es keine Angaben, inGefangenschaft wird der Fennek bis zu 12 Jahre alt. 381.3 Anpassungsmechanismen des WüstenfuchsesDas Erscheinungsbild des Wüstenfuchses ist stark von den großen Ohren bestimmt.Sie erscheinen im Verhältnis zum Kopf als außergewöhnlich groß und dienen alshochempfindliche Schalltrichter. 39 Zusätzlich dazu sind auch die Gehörkapseln starkvergrößert, sodass „Schwingungen des Trommelfelles den Luftraum relativ wenigkomprimieren und daher wenig gedämpft werden“ 40 . Dadurch können tiefe Töne ausweiter Entfernung besser wahrgenommen werden. 41 Die Größe der Ohren dient aberauch der Wärmeregulation ( Allensche‘ Regel). Gemessen an der gesamten30 Vgl. Kappeler 199031 Vgl. Haltenorth/Diller 1977, S. 17432 Vgl. ebd.33 Vgl. ebd.34 Vgl. ebd.35 Vgl. ebd.36 Vgl. Wikipedia 2012, S. „Fennek“37 Vgl. Kappeler 199038 Vgl. ebd.39 Vgl. ebd.40 Niethammer 1979, S. 6941 Vgl. ebd.4

Körperoberfläche machen die Ohren 20% aus. 42 Über sie können die Tiereüberschüssige Wärme abführen, da sie von einem dichten Netz aus Blutgefäßenüberzogen sind. Durch die große Oberfläche kühlt das vom Herz kommende, warmeBlut in den Ohren stark ab bevor es wieder in den Körper zurückfließt. 43 Um bei sehrgroßer Hitze weitere Wärme abzuführen beginnt der Fennek zu hecheln. 44 Auch dieim Vergleich zu Füchsen aus gemäßigteren Klimazonen geringe Körpergröße desFennek stellt eine Anpassung an das Leben in der Wüste dar ( Bergmannsche‘Regel). Zum einen ist das Körpervolumen im Verhältnis zur –oberfläche viel geringer,sodass weniger wärmespeichernde Körpermasse vorhanden ist und die Haut stärkerdurchblutet wird, was, wie bei den Ohren, eine vermehrte Wärmeabgabeermöglicht. 45 Zum anderen braucht der Wüstenfuchs durch die geringere Größe nurwenig Futter, was bei dem knappen Nahrungsangebot der Wüste einen Vorteildarstellt. 46 Auch an den Wassermangel ist der Fennek optimal angepasst. Er besitztdie Fähigkeit, seinen Wasserbedarf ausschließlich über die Nahrung zu decken,sodass er völlig ohne flüssige Wasserquellen auskommen kann. Findet er jedocheine Wasserstelle, so stillt er seinen Durst daran. 47 Der geringe Wasserbedarf istauch dadurch bedingt, dass der Fennek durch seine nachtaktive Lebensweise eineReduktion des Wasserverlustes erzielt. 48An der Unterseite der Pfoten besitzt der Fennek ein dichtes Haarpolster, das ihm beiGefahr auch tagsüber ermöglicht, ohne Verbrennungen über den heißenWüstensand zu laufen. Des Weiteren verleiht ihm das Polster Halt im nachgiebigenUntergrund 49 und ermöglicht eine lautlose Fortbewegung. 50Das Fell stellt sowohl in Bezug auf die Farbe als auch seine Beschaffenheit eineAnpassung an die extremen Lebensbedingungen in der Wüste dar. Durch dieFellfarbe ist der Fennek im Wüstensand optimal vor Feinden getarnt. 51 Und durch die42 Vgl. Wikipedia 2012, S. Fennek43 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 2944 Vgl. ebd.45 Vgl. Bundesamt für Naturschutz (o. A.)46 Vgl. Zooschule Landau 200847 Vgl. Smith/Smith 2009, S. 20548 Vgl. ebd.49 Vgl. Kappeler 199050 Vgl. Zooschule Landau 200851 Vgl. Zooschule Landau 20085

dichte Struktur wird er ebenso vor der intensiven Sonneneinstrahlung des Tages wievor der nächtlichen Kälte geschützt. 52Die im Folgenden dargestellten Versuche sollen den Schülerinnen und Schülern amBeispiel des Fells die Anpassung des Fenneks an seinen Lebensraum exemplarischverständlich machen.2. Bezug zum BildungsplanLaut Bildungsplan BW, Realschule erwerben die SuS in dem Fächerverbund„Naturwissenschaftliches Arbeiten“ (NWA) gemäß seinem Namen, die Kenntnisseund Fähigkeiten durch eigenes Experimentieren, Recherchieren und Reflektieren. 53Es ermöglicht den SuS die Natur zu erfahren und zu begreifen. 54Des Weiteren heißt es bereits zu Beginn der aufgeführten Leitgedanken zumKompetenzerwerb des Fächerverbundes Naturwissenschaftliches Arbeiten, dass inder Schule Voraussetzungen für eine lebenslange Auseinandersetzung mit denNaturwissenschaften durch aktive Teilnahme der Schüler geschaffen werdensollen. 55 Diese geforderte Handlungsorientierung wird durch das Durchführen zweierverschiedener Versuche seitens der SuS gewährleistet.Das Thema „Tiere in extremen Zonen“ mit der Beschränkung auf den LebensraumWüste sowie dem Herausgreifen des Fenneks als exemplarischen Vertreter dersäugenden Wüstenbewohner, lässt sich hauptsächlich dem Themenblock „Über diebiologische Vielfalt staunen“ zuordnen. An dieser Stelle wird explizit das „Beobachtenund Beschreiben ausgewählter Tierarten sowie das Erfassen und Erklären dererAngepasstheit an das Leben an Land […] in Körperbau, Funktion undartspezifischem Verhalten“ 56 als bei den SuS zur fördernde Kompetenz aufgeführt.52 Vgl. ebd.53 Vgl. Bildungsplan BW, Realschule, 2004, S. 9654 Vgl. ebd.55 Vgl. ebd.56 Vgl. Bildungsplan BW, Realschule, 2004, S. 986

Dieses Thema könnte im themenorientierten Unterricht in den Klassen 5-7, sowohlim Rahmen des Themenschwerpunktes „Wie Tiere leben“ als auch desSchwerpunktes „Erfassen eines Lebensraumes“ behandelt werden.Zusätzlich werden auch Kompetenzen aus anderen Bereichen gefördert. DieKompetenzen, welche für die Behandlung dieses Themas von Belang sind, sindfolgende:Aus dem Bereich:1. Kompetenzerwerb durch das Erschließen von Phänomenen, Begriffen undStrukturena) Experimentieren und mit ausgewählten Stoffen umgehen können„Die Schülerinnen und Schüler können… experimentieren; einfache Laborgeräte benennen und verwenden; eigenverantwortlich mit Stoffen umgehen.“ 57b) Quantifizieren, Kausalitäten erkennen und beschreiben„Den Schülerinnen und Schülern ist der eigenverantwortliche Umgangmit Messgeräten vertraut.“ 58„Die Schülerinnen und Schüler können… selbständig mit Messgeräten an einfachen Phänomenenquantifizieren; grundlegende Größen versuchstechnisch erfassen undmathematisch darstellen; Versuchsbeschreibungen mit mathematischen Mitteln fixierenund auswerten; Beziehungen zwischen zwei messbaren Größen experimentellherstellen.“ 5957 Bildungsplan BW, Realschule, 2004, S. 9858 Ebd., S. 9959 Bildungsplan BW, Realschule, 2004, S. 997

c) Methodische ReflexionWir Menschen schützen uns gegen Kälte, indem wir uns dick einkleiden wiebeispielsweise mit einem Mantel aus Fell. Er hält uns warm und verhindert, dass wirauskühlen. Die gleiche Funktion erfüllt das Fell bei Wüstenbewohnern wie dem Fennek.Es hat eine isolierende Wirkung die einerseits verhindert, dass die Körpertemperatur desTieres bei den kalten Nächten in der Wüste zu stark herabsinkt und somit andererseitseine Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen ermöglicht. 60Doch ist der Fennek in seinem Lebensraum Wüste nicht nur sehr niedrigen Temperaturenin den Nächten ausgesetzt, sondern zugleich sehr hohen Temperaturen tagsüber, die biszu 70 °C erreichen können. Da es für uns Menschen bei solch hohen Temperaturenunmöglich erscheint überleben zu können, stellt sich die Frage, ob das Fell den Fenneknicht nur gegen Kälte sondern auch gegen Hitze schützt?Diese Frage beantwortet der auf den Arbeitsblättern vorgestellte Modellversuch, welcherzur besseren Veranschaulichung und Vereinfachung dieses Sachverhaltes dient, sehreindeutig. Mithilfe der beiden Bechergläser, gefüllt mit 40 °C heißem und mit ca. 6 °Ckaltem Wasser, werden die Umgebungstemperaturen in der Wüste zur Tages- undNachtzeit simuliert. Das fellgeschützte Thermometer gibt in diesem Modellversuchgewissermaßen die Körpertemperatur des Fenneks an, während das mit lediglich einerPlastiktüte umhüllte Thermometer, die Körpertemperatur eines Tieres ohne Fellveranschaulichen soll. Beide Thermometer werden zeitgleich der identischenUmgebungstemperatur ausgesetzt. Im Verlauf des Versuches wird sehr schnell deutlich,dass das fellgeschützte Thermometer die Ausgangstemperatur, sprich dieKörpertemperatur des Fenneks, länger hält. Die Temperatur steigt bzw. fällt sehr viellangsamer als in dem „nackten“ Thermometer, welches alleinig eine Plastikhaut vor derextremen Temperatur schützt. Das Ablesen der Temperaturen auf den beidenThermometern nach zwei und fünf Minuten ermöglicht eine rasche Feststellung derUnterschiede bezüglich der Schnelligkeit von Temperaturabnahme und -zunahme. 61Das Ergebnis des Modellversuches zeigt sehr deutlich, dass das Fell bei Hitze dieKörpertemperatur nicht so schnell ansteigen bzw. bei Kälte nicht so schnell abfallen lässt.60 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 2861 Vgl. Collmann/Nolof/Schoof 1979, S. 28 f.11

Das Fell des Fenneks erfüllt somit sowohl bei Kälte als auch bei Hitze die Funktion einesIsolators, welcher ihn vor Unterkühlung sowie Überhitzung seines Körpers schützt.12

3.2 Fellfarbea) ArbeitsblattModellversuch: Hilft die Fellfarbe gegen Hitze?Material:- 2 Unterböden von Petrischalen- Schwarzer Zeichenkarton- Weißer Zeichenkarton- Schmaler Streifen weißerZeichenkarton- 2 Stückchen SchokoladeVersuchsanleitung:1. Lege je eine Petrischale mit einem schwarzen und einem weißen Karton aus.2. Lege nun je ein Stückchen Schokolade in die Petrischalen und stelle sie in dieSonne, z.B. auf die Fensterbank.3. Protokolliere den Ausgangszustand der Schokolade.4. Stelle eine Vermutung über das Ergebnis des Versuches auf.5. Betrachte nach ca. 10 Minuten die Schokolade.6. Überprüfe die Konsistenz der Schokolade, indem du mit dem weißen Kartonstreifenan mehreren Stellen in die Schokolade hineinstichst.7. Protokolliere die Konsistenz der 2 Schokoladestückchen.13

VersuchsauswertungBeobachtung:Was konntest du beobachten? Hat sich deine Vermutung bestätigt?Deutung:Was lässt sich nach diesem Versuch über die Bedeutung der Fellfarbe aussagen?14

) LösungsblattVersuchsauswertung - LösungBeobachtung:Was konntest du beobachten? Hat sich deine Vermutung bestätigt?Die Schokolade auf dem schwarzen Papier schmilzt schneller. Dies wird durch dasWeichwerden des Riegels sowie den deutlichen Schokoladenspuren an der Spitze desKartonstreifens deutlich.Deutung:Was lässt sich nach diesem Versuch über die Bedeutung der Fellfarbe aussagen?Die Farbe schwarz absorbiert die Sonnenstrahlen, weiß reflektiert sie. Ein dunkles Fellwird somit schneller aufgeheizt, mit einem hellen Fell wird es in der Sonne nicht so schnellheiß wie mit einem dunklen Fell.15

c) Methodische ReflexionDie meisten SuS haben in der Regel schon die Erfahrung gemacht, dass schwarzeKleidung schneller warm wird, oder dass ein schwarzes Auto sich schneller aufheizt alsein weißes, wenn die Sonne darauf strahlt. Somit liegt die Hypothese nahe, dass einhelles Fell eine Anpassung an die Sonne und somit die Hitze in der Wüste ist.Mit dieser Hypothese als Ausgangspunkt kann man den auf den Arbeitsblätternvorgestellten Versuch zur Fellfarbe diese Hypothese bearbeiten und beantworten. DerVersuch verdeutlicht, dass ein dunkles Fell sich schneller aufheizt und somit es mit einemdunklen Fell wärmer wird. Gleichzeitig zeigt er auch, dass ein weißes Fell gegen Hitzeeine bessere Wirkung hat.Der Versuch eignet sich insbesondere durch seine einfache Durchführung undBeobachtung sehr für die Schule. Auch die Deutung des Versuches kann sehr schnell aufdie Fellfarbe und somit auf die aufgestellte Hypothese bezogen werden.16

4. Quellenverzeichnis4.1 LiteraturBildungsplan, Realschule. (2004). Baden-Württemberg: Ministerium für Kultus, Jugendund Sport.Collmann, T./Nolof, G./Schoof, J. (1979): Bio 1. Braunschweig: Georg WestermannVerlag.Heltenorth, T./Diller, H. (1977): Säugetiere Afrikas und Madagaskars. München: BLVVerlagsgesellschaft.Niethammer, J. (1979): Säugetiere: Biologie und Ökologie. Stuttgart: Ulmer.Smith, T./Smith, R. (2009): Ökologie. 6., aktualisierte Aufl. München: Pearson Studium.Smolik, H.-W. (1968): rororo Tierlexikon – in 5 Bänden. Säugetiere 2. Reinbek beiHamburg: Rowohlt Taschenbuch Verlag.4.2 InternetquellenBundesamt für Naturschutz (o. A.): Anpassung im Tierreich. Online: URL:http://www.naturdetektive.de/natdet-wochenwettbewerb_2010-39.html [Datum derRecherche: 15.06.2012]Kappeler, M. (1990): Fennek. Fennecus zerda. Online: URL:http://www.markuskappeler.ch/tex/texs/fennek.html [Datum der Recherche:14.06.2012]Wikipedia (Hrsg.) (2012): Fennek. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie.Bearbeitungsstand: 5. Juni 2012. Online: URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Fennek[Datum der Recherche: 15.06.2012]Wikipedia (Hrsg.) (2012): Wüste. In: Wikipedia, die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand:19. Mai 2012. Online: URL:http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Spezial:Zitierhilfe&page=W%C3%BCste&id=103431322 [Datum der Recherche: 15.06.2012]Zooschule Landau (2008): Der Fennek, ein Fuchs in der Wüste. Online: URL:http://www.zooschule-landau.de/kids/sonne_TS2.htm [Datum der Recherche:14.06.2012]17

4.3 AbbildungenSoweit dies im Folgenden nicht anders aufgeführt ist, wurden alle Abbildungen, Fotos undZeichnungen der vorliegenden Arbeit von den Autoren Andreas Huber, Stefanie Käsbergerund Kathrin Stumpp selbständig erstellt. Deckblatt:http://www.seminare-bw.de/servlet/PB/show/1189625/nwa-logo-150.jpg [Datum derRecherche: 31.05.2012]18