Einstiegsmaterialien Sek I - GLOBE

Einleitende Bemerkungen 

Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Kolleginnen und Kollegen 

Vorbereitung 

Sekundarstufe I 

Ein Ausstellungsbesuch mit einer Schulklasse ist dann besonders lehrreich und nachhaltig, wenn er 

mit dem regulären Unterricht verknüpft wird. Damit die Vielfalt an Informationen und Eindrücken aufgenommen 

und mit dem bestehenden Wissen sowie den vorhandenen Vorstellungen vernetzt werden 

kann, ist ein Grundwissen notwendig. Es lohnt sich demnach, die Schülerinnen und Schüler zumindest 

punktuell auf den Besuch von 2° − Das Wetter, der Mensch und sein Klima vorzubereiten. Das vorliegende 

Dossier versucht einen Beitrag dazu zu leisten. 

Die Ziele eines Besuchs von 2° − Das Wetter, der Mensch und sein Klima können vielfältig sein. Dieses 

Dossier beleuchtet in drei voneinander unabhängigen Teilen wichtige Grundbegriffe, die in der 

Ausstellung immer wieder auftreten. Die drei ausgewählten Themenbereiche sind: Wetter und Klima, 

Treibhauseffekt und der auf Grund des Klimawandels vom Aussterben bedrohte Eisbär. Diese Auswahl 

ist speziell auf die Ausstellung und ihre Ausstellungsobjekte ausgerichtet. Die Lernenden sollen 

aufgrund der geleisteten Vorarbeit in der Lage sein, die Vielzahl an Ausstellungsobjekten und Eindrücken 

richtig einzuordnen. Gelingt dies, kann das bestehende Wissen an der Ausstellung vertieft und 

mit vielen eindrücklichen Beispielen angereichert und erweitert werden. 

Die vorliegenden Arbeitsblätter sind so ausgearbeitet, dass sie möglichst direkt im Unterricht einsetzbar 

sind. Themen wie Wetter, Klima, Treibhauseffekt oder Biodiversität gehören nur teilweise zum 

Curriculum der Sekundarstufe I. Entsprechend ist für die Bearbeitung der Aufgaben eine Begleitung 

durch die Lehrperson notwendig. Je nach Schulstufe und Leistungsstand kann jede Lehrperson selber 

einschätzen, wie viel Hilfestellung die Schülerinnen und Schüler dazu brauchen. Alle Unterlagen werden 

deshalb nebst pdf-file auch als Word-Dokument zur Verfügung gestellt. So können einzelne Aufgaben, 

Abbildungen oder Informationen leicht herausgegriffen und für den eigenen Bedarf spezifisch 

angepasst werden. 

Wir hoffen, dass dieses Dossier für Sie eine wertvolle Ergänzung zu bestehenden Unterrichtsmaterialien 

darstellt und Ihnen dabei hilft, die Schülerinnen und Schüler stufengerecht auf den Ausstellungsbesuch 

vorzubereiten. 

Das Autorenteam: 

Matthias von Arx 

Olivier Riesen 

Nora Zimmermann 

Peter Labudde 

Koordination: 

Zentrum Naturwissenschafts- und Technikdidaktik der Pädagogischen Hochschule FHNW 

Vorb. Sek I / Version: 28.6.2010 1

Inhaltsverzeichnis 

Vorbereitung 

Sekundarstufe I 

Einleitende Bemerkungen 1 

Arbeitsblätter 3 

1) Wetter und Klima 3 

2) Treibhauseffekt – Grundlagen 7 

3) Der Eisbär – König der Arktis 10 

Hintergrund/Lösungen 

1) Wetter und Klima 12 

2) Treibhauseffekt 15 

3) Eisbär 20 


Wetter und Klima 

Unterschied zwischen Wetter, Witterung und Klima 

A r b e itsblätter 1 


In der Ausstellung 2° − Das Wetter, der Mensch und sein Klima triffst du häufig auf die Begriffe Wetter, 

Witterung und Klima. Doch wo liegt der genaue Unterschied zwischen den einzelnen Ausdrücken? 

Unter Wetter versteht man den aktuellen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort zu einer 

bestimmten Zeit. Beobachtet man das Wetter über mehrere Tage bis Monate, fasst man den Wetterablauf 

als Witterung zusammen. Das Klima beschreibt die Witterung für einen bestimmten Ort, eine 

Landschaft oder einen grösseren Raum über einen grossen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten. 

Aufgabe 1: Untenstehend erkennst du zwei unterschiedliche Landschaftsfotos. Beschreibe zu jedem 

Bild 

a) das Wetter. 

b) das Klima. 

Bild 1: Bild 2: 

Quelle: pixelio.de / Bild: Ute Bibow Quelle: Wikipedia 


Die Klimageschichte der Erde 



Das Klima der Erde hat sich in der Vergangenheit auch ohne den menschlichen Einfluss immer wieder 

erheblich verändert. Die meiste Zeit war die Temperatur der Atmosphäre viel wärmer als heute. In 

diesen wärmeren Phasen gab es auf der Erde weder Gletscher noch vereiste Landflächen wie beispielsweise 

in Grönland. 

Aufgabe 2: Die untenstehende Grafik zeigt die unterschiedlichen Temperatur-Veränderungen der 

Erde in den letzten vier Milliarden Jahre, also fast für die gesamte Zeit, seit es die Erde 

gibt. Die Kurve zeigt den Wechsel zwischen den (eisfreien) wärmeren Phasen – so genannte 

Warmklimata – und den kalten Zeiten, den so genannten Eiszeitaltern. 

a) Zeichne in der Grafik die Eiszeiten (E) und die Warmklimata (W) ein. 

b) In welcher klimatischen Zeit befinden wir uns heute? 

Grafik 1: Warmklimata und Eiszeitalter auf der Erde in den letzten vier Milliarden Jahren 

Quelle: verändert, nach Wikipedia. 

Aufgabe 3: Du hast in der obigen Grafik feststellen können, dass wir – erdgeschichtlich gesehen – in 

einem Eiszeitalter leben. Um verstehen zu können, weshalb trotzdem alle von einer Klimaerwärmung 

reden, betrachte nun die zweite Grafik. 

a) Betrachte nur die schwarze Temperaturkurve: Wie hat sich die weltweit durchschnittliche Temperatur 

in den letzten 100 Jahren entwickelt? Kannst du dir vorstellen, welches die Gründe für 

diese Entwicklung sind? 

b) Wenn du nun Grafik 1 und Grafik 2 miteinander vergleichst. Welches Fazit würdest du daraus 

ziehen? 

Grafik 2: Temperaturentwicklung in Grad Celsius auf der Erde seit 1900 

Quelle: BAFU 

Klimamodelle, die natürliche 

und menschliche Einflüsse 

berücksichtigen 

Klimamodelle, die nur natürliche 

Einflüsse berücksichtigen 

Gemessene Temperatur 


Klimawandel in den Alpen 



Der Rückgang der Gletscher ist eines der auffälligsten Merkmale des Klimawandels. Die Schweiz ist 

davon in besonderem Masse betroffen. 

Rhonegletscher um etwa 1900 Rhonegletscher 2008 

Quelle: www.swisseduc.ch 

Aufgabe 4: Der Rückgang der Gletscher 

a) Finde mit Hilfe einer Karte heraus, in welchem Schweizer Kanton sich der Rhonegletscher befindet. 

b) Beschreibe, wie sich der Rhonegletscher im Zeitraum zwischen 1900 und 2008 verändert hat. 

c) Zähle mit Hilfe deiner Karte noch drei weitere Gletscher in der Schweiz auf. 

Aufgabe 5: Der Klimawandel zeigt in der Schweiz auch wirtschaftliche Folgen: 

a) Wie könnte sich der Klimawandel in Zukunft auf den 

Schweizer Tourismus auswirken? 

b) Du bist Tourismusbeauftragte(r) des Ortes Glückswil, 

der bekannt ist für seine schönen Skigebiete. 

Nun sind jedoch aufgrund der ausbleibenden 

Schneesicherheit touristische Alternativen gefragt. 

Welche Ideen schlägst du vor? 

www.myswitzerland.com 




Aufgabe 6: Viele Gebiete und Regionen der Erde leiden in Zukunft unter den Auswirkungen des Klimawandels. 

Suche im Atlas fünf Länder oder Regionen und beschreibe in Stichworten 

mögliche Folgen des Klimawandels in den entsprechenden Gebieten, sowie soziale 

und/oder wirtschaftliche Auswirkungen auf die ansässige Bevölkerung. Fasse deine Resultate 

in der untenstehenden Tabelle zusammen. 

Land, Region Folgen des Klimawandels 

Bangladesh 

Anstieg des 

Meeresspiegels 

Soziale und/oder wirtschaftliche 

Auswirkungen 

Verlust lebenswichtigerAnbauflächen 


Treibhauseffekt – Grundlagen 


Treibhauseffekt 

Die Sonne ist für das Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung. Sie liefert Wärme und 

Energie zum Leben. Auch die Temperatur unserer Umgebungsluft oder des Bodens hängen sehr stark 

von der Sonne ab. Du kennst das. An einem Sommertag, an dem die Sonne den ganzen Tag vom 

wolkenlosen Himmel scheint, wird es sehr heiss. Bodenbeläge wie Asphalt oder dunkle Steinplatten 

können so heiss werden, dass man nicht mehr barfuss darauf gehen kann. 

Wie stark die Sonne die Luft in der Atmosphäre und den Erdboden aufheizt ist für unser Wetter und 

das Klima von grosser Bedeutung. Je nachdem, wie viel Wasserdampf, oder CO2 (Kohlendioxid) in 

der Atmosphäre vorhanden ist, heizt sich die Luft mehr oder weniger stark auf. Dies nennt man Treibhauseffekt. 

Aber wie funktioniert das? Die folgenden Aufgaben helfen dir, diesen Effekt zu verstehen. 

Als erstes musst du wissen, dass es verschiedene Arten von Strahlung gibt. Einige davon kennst du 

schon! 

Aufgabe 1: Welche Arten von Strahlung kennst du? Zähle möglichst viele Strahlungsarten auf. Benenne 

sie und gib Beispiele an wo diese Strahlungsarten vorkommen. 

Aufgabe 2: Welche Besonderheiten oder Wirkungen von Strahlung kennst du? Zähle zu möglichst 

vielen Strahlungsarten Besonderheiten oder Wirkungen auf. Nenne auch Beispiele, wo 

diese auftreten. 




Aufgabe 3: Am Beispiel des Lichts soll untersucht werden, was alles passieren kann, wenn Strahlung 

mit verschiedenen Gegenständen in Kontakt tritt. Zeichne den Verlauf des Lichtstrahls bei 

den einzelnen Experimenten mit Hilfe von Linien in die untenstehenden Abbildungen ein. 

a) Licht trifft auf einen Spiegel 

b) Licht trifft auf eine Sammellinse 

c) Licht trifft auf ein Prisma 

d) Licht trifft auf Hellraumprojektorfolien 

Glaslinse 

Spiegel 

Glasprisma 

Kunststofffolien 




Die beobachteten Phänomene heissen Reflexion, Brechung und Absorption. Meistens, wenn Licht auf 

einen Gegenstand trifft, wird es "verschluckt" (also absorbiert). Dies geschieht immer dann, wenn Licht 

auf ein lichtundurchlässiges Material trifft. Nicht alle Materialien sind aber für eine Strahlungsart undurchlässig. 

1. Beispiel: Licht kann eine Glasscheibe problemlos durchdringen, nicht aber unseren Körper. Röntgenstrahlen 

hingegen durchdringen sowohl Glas als auch Körpergewebe, nicht aber Knochen oder 

Metalle. 

2. Beispiel: Wärmestrahlung kann im Gegensatz zu normalem Licht Glas nicht durchdringen. Trotz 

durchsichtiger Glasscheibe im Mikrowellengerät, kann folglich die Wärmestrahlung nicht nach aussen 

gelangen. Das ist praktisch, man möchte ja nicht die Esswaren oder unser Körpergewebe ausserhalb 

des Mikrowellengerätes erhitzen (das wäre für Menschen und Tiere sogar gefährlich!). 

Um den Treibhauseffekt verstehen zu können, ist folgendes Wissen entscheidend: 

Merke: Licht kann die Erdatmosphäre problemlos durchdringen. Wärmestrahlung kann die Atmosphäre 

nur teilweise durchdringen. Je mehr Wasserdampf oder CO2 (Kohlendioxid) in der Luft vorhanden 

sind, desto mehr wird die Wärmestrahlung von der Atmosphäre "verschluckt" (absorbiert). Dies ist der 

Ursprung des Treibhauseffekts. 

Aufgabe 4: Wenn man sich die Atmosphäre wie eine Art dickes Dach aus Luft über unseren Köpfen 

vorstellt, kann man den Treibhauseffekt bildlich darstellen. Versuche Schritt für Schritt folgende 

Tatsachen in die Abbildung einzuzeichnen. Verwende Pfeile zur Darstellung von 

Strahlung. 

a) Das Licht der Sonne kann die Atmosphäre ungehindert durchdringen. Wenn es auf den Boden 

trifft, wird es "verschluckt" (absorbiert) und in Wärme umgewandelt. 

b) Der Boden sendet in alle Richtungen Wärmestrahlung aus. Ein Teil der Wärmestrahlung gelangt 

so ins Weltall. Ein Teil bleibt in der Atmosphäre zurück und wärmt sie auf. 

Die Atmosphäre hält also wie eine Art Dach einen Teil der Wärmestrahlung zurück. Je mehr Wasserdampf 

oder CO2 (Kohlendioxid) in der Luft vorhanden sind, desto weniger 

Wärmestrahlung kann ins Weltall entweichen. Dadurch wird die Atmosphäre 

aufgewärmt. Dies bezeichnet man als Treibhauseffekt, weil in einem Treibhaus 

das Glasdach (und die Glaswände) genau das gleiche bewirken. Sie 

"verschlucken" die Wärmestrahlung und halten somit die Wärme im Treibhaus 

zurück. 


Der Eisbär – König der Arktis 


Eisbär 

Der Eisbär (Ursus maritimus) gehört zu den grössten an Land lebenden Raubtieren der Erde. Er hat 

sich perfekt an das extreme Klima der Arktis angepasst. 

Aufgabe1: Recherchiere und erstelle zu folgenden Punkten einen Steckbrief zum Eisbären. 

Steckbrief Eisbär 

Grösse (Männchen/Weibchen): 

Gewicht (Männchen/Weibchen): 

Maximales Alter: 

Lebensraum: 

Anzahl wildlebender Tiere: 

Nahrung: 

Sozialverhalten: 

Jagdverhalten: 

Spezielle Anpassungen an den Lebensraum: 

Aufgabe 2: Der Eisbär stellt bei der Nahrungskette in seinem Lebensraum das letzte Glied dar. Erstelle 

mit den unten abgebildeten Lebewesen ein Nahrungsnetz. Gib jeweils mit einem Pfeil 

an, wer wen frisst (Beispiel Eisbär → Ringelrobben). 


Aufgabe 3: Ergänze folgende Nahrungspyramide zur Arktis. 

Endverbraucher 

Konsument 1. Ordnung 

Produzent 


Eisbär 

Beispiele: 

Aufgabe 4: Erkläre den Unterschied zwischen einer Nahrungskette und einer Nahrungspyramide. 

Aufgabe 5: Eisbären haben keine natürlichen Feinde. Trotzdem haben in den letzten 40 Jahren 

die Bestände um 70% abgenommen. Es ist zu erwarten, dass bis Mitte des Jahrhunderts 

rund zwei Drittel der gegenwärtigen Eisbärenpopulation verloren gehen. Zähle Ursachen 

für den Rückgang der Eisbären auf. 


Lösungen zum Arbeitsblatt 

Aufgabe 1: Landschaftsfotos 

H i n t e r g rund/Lösungen 


Hinweis an die Lehrperson: 

Die Schülerinnen und Schüler sind an dieser Stelle – falls dies vorgängig im Unterricht nicht behandelt 

wurde – auf die verschiedenen Klimazonen der Erde hinzuweisen. Auf der Erde unterscheidet man 

viele unterschiedliche Klimazonen. Diese im Detail zu kennen ist jedoch für die Aufgabe 1 nicht nötig. 

Mittels einer oft verwendeten Klimaklassifikation – aufgrund der mittleren Temperatur- und Niederschlagswerte 

– unterscheidet man zwischen dem Tropischen Regenwald- oder Savannenklima, dem 

Trockenklima (Wüstenklima), dem warm-gemässigten Klima, dem Schnee-Wald- sowie dem Schneeklima. 

Bild 1 (Wüste in Afrika) 

a) Wetter: In dieser Gegend herrscht zum Zeitpunkt der Bildaufnahme bewölktes Wetter mit starkem, 

lokalem Regen. 

b) Klima: Anhand der Sanddünen und der kargen Vegetation kann man auf ein Wüstenklima schliessen. 

Typisch für das Wüstenklima ist eine sehr grosse Trockenheit, wenig bis kaum Niederschläge, 

intensive Sonneneinstrahlung am Tag sowie grosse Temperaturschwankungen zwischen Tag 

und Nacht. Das Wüstenklima kennt keine Jahreszeiten. In Wüstengebieten ist zudem kein Ackerbau 

möglich. 

Bild 2 (Mandach in der Schweiz) 

a) Wetter: Auf dem Bild herrscht vorwiegend schönes, sonniges Wetter. Der Himmel ist blau, mit ein 

paar vereinzelten Wolken. 

b) Klima: Anhand der ausgeprägten, abwechslungsreichen Vegetation sowie den erkennbaren 

Ackerbauflächen, kann man auf ein feuchtes, gemässigtes Klima schliessen, wie es typisch ist für 

die Gebiete in der Schweiz und dem übrigen Mitteleuropa. Typisch für dieses Klima sind regelmässige 

Niederschläge während des ganzen Jahres, keine extremen Temperaturen, ausgeprägte 

Jahreszeiten. Das feucht-gemässigte Klima eignet sich sehr gut für den Ackerbau. 

Aufgabe 2: Klimageschichte der Erde 

a) 

Quelle: Wikipedia 

b) Laut der vorliegenden Grafik befinden wir uns in einem Eiszeitalter. 


Aufgabe 3: Weltweite Temperaturentwicklung in den letzten 100 Jahren 



a) Die weltweit durchschnittliche Temperatur erfährt seit etwa 1920 eine kontinuierliche Zunahme. 

Einen ersten Höhepunkt erreichte die Temperaturzunahme etwa im Jahr 1940. Bis ins 

Jahr 1960 flacht die Kurve allmählich wieder etwas ab, die durchschnittliche Temperatur geht 

ganz leicht zurück. Seit dem Jahr 1960 jedoch findet erneut ein markanter Anstieg der weltweiten 

Durchschnittstemperatur statt, der bis heute andauert. 

Der Anstieg der weltweiten Durchschnittstemperatur fällt mit dem Beginn der Industrialisierung 

zusammen. Seit dieser Zeit nahm der weltweite Ausstoss an Kohlendioxid massiv zu. Dieses 

wirkt in der Atmosphäre als Treibhausgas und steuert somit zur künstlichen Erwärmung der 

Atmosphäre bei. Zur Vertiefung dieses Aspektes sei an dieser Stelle auf das Kapitel „Treibhauseffekt“ 

in diesem Dossier hingewiesen. Quellen des Ausstosses sind neben den Fabriken 

vor allem auch die weltweite Verbreitung des Automobils. Das Auto, anfangs ein Luxusobjekt, 

wurde spätestens in den 1960er-Jahren für die meisten Leute erschwinglich und wurde dadurch 

– zumindest in den Industrieländern – zur Massenware. 

b) Die erste Grafik sagt uns, dass wir heute in einem Eiszeitalter leben. Die zweite Grafik, die die 

Temperaturentwicklung der letzten 100 Jahre zeigt, sagt hingegen, dass wir uns in einer Zeit 

befinden, in der sich die globale Temperatur erhöht. Es stimmt beides. Zusammengefasst 

könnte man die beiden Aussagen auf folgenden Punkt bringen: Wir befinden uns innerhalb eines 

Eiszeitalters in einer Phase der Erwärmung. 

Hinweis an die Lehrperson: 

Vergleicht man die beiden Grafiken, wird klar, dass es – spricht man über die aktuelle Klimaveränderung 

– darauf ankommt, aus welcher Perspektive, bzw. anhand welcher Grafik man argumentiert. Je 

nach grafischer Darstellung, können Aussagen zur Klimaveränderung ganz unterschiedlich ausfallen: 

Grafik Nummer 1 zeigt eine Übersicht über die gesamte klimatische Geschichte der Erde und zeigt 

dabei auf, dass wir uns – rein erdgeschichtlich gesehen – in einem Eiszeitalter befinden. Vergrössert 

man gleichsam einen Ausschnitt dieses jüngsten Eiszeitalters – wie dies in Grafik Nummer 2 geschieht 

– fällt die Aussage schon ganz anders aus: Die schwarz gefärbte Temperaturkurve lässt einen 

dramatischen Anstieg der durchschnittlichen Temperatur vermuten. 

Der Vergleich der beiden Grafiken – es gibt mittlerweile unzählige Grafiken zur aktuellen Temperaturschwankung 

– soll die Schülerinnen und Schüler dafür sensibilisieren, dass man zum Thema Klimawandel 

je nach Blickpunkt unterschiedlich argumentieren kann. Eine zweite, vielleicht die wichtigste, 

Schlussfolgerung aus dieser Aufgabe könnte sein, dass keine Grafik die eine Wahrheit abbildet. 

Aufgabe 4: Rückgang der Gletscher 

a) Der Rhonegletscher befindet sich im Nordosten des Kantons Wallis. 

b) Der Rhonegletscher ist im Zeitraum von 1900 bis 2008 stark zurückgeschmolzen. Um 1900 

erreichte die Gletscherzunge noch den Talboden hinter der Ortschaft Gletsch (Siedlung gehört 

zur Gemeinde Oberwald im Kanton Wallis), heute kann man vom gleichen Blickwinkel aus 

kaum mehr den Gletscher erkennen. 

Mögliche weitere Gletscher in der Schweiz: Palügletscher (GR), Morteratschgletscher (GR), Roseggletscher 

(GR), Titlisgletscher (OW), Dammagletscher (UR), Triftgletscher Gadmen (BE), Oberer 

Grindelwaldgletscher (BE). Die erwähnten Gletscher sind alle teilweise erheblich von der Gletscherschmelze 

betroffen. 


Aufgabe 5: Wirtschaftliche Auswirkungen 



a) Durch das Absinken der Schneegrenze aufgrund erhöhter Durchschnittstemperaturen, wird es in 

der Schweiz immer weniger schneesichere Gebiete geben. Viele der heutigen Skigebiete werden 

immer weniger Wintersporttouristen verzeichnen wegen des ausbleibenden Schnees. Für viele 

Touristenorte kann das den finanziellen Ruin bedeuten. Immer mehr Pisten werden in Zukunft mit 

Schneekanonen künstlich beschneit werden, was einerseits einen sehr hohen Energieverbrauch 

und andererseits einen grossen ökologischen Schaden mit sich bringt. Im Sommer kann die Anzahl 

der Bergsteiger, aus Furcht vor grösserer Steinschlag- und Felssturzgefahr, ebenfalls abnehmen. 

b) Mögliche Ideen 

- Schwerpunkt vermehrt auf Wellness-Angebote legen (Bäder, Massagen, Duftraum, Kosmetikberatung 

u.ä.) 

- Das Naturerlebnis vermehrt ins Zentrum stellen anhand von Wander- u. Spazierwegen. Angebote 

wie Klangweg, Themenparcours u.ä. 

- Schwerpunkt auf Sommertourismus legen mit neuen Angeboten: Ausbau der Wanderwege, 

Kurse im Freien für Kinder, Fahrt mit dem Trottinet, Biketouren, Lehrpfade für Kinder u.ä. 

Aufgabe 6: Tabelle (Lösungsbeispiele) 

Land, Region Folge(n) des Klimawan- Soziale und/oder Wirtschaftliche 

dels 

Auswirkungen 

Bangladesh Anstieg des Meeresspiegels Verlust lebenswichtiger Anbauflächen 

Wüste Gobi Ausbreitung des Wüstenge- - Wasserknappheit durch Absinken 

bietes 

des Grundwasserspiegels 

- Verlust von Anbauflächen 

- Umsiedlung ganzer Ortschaften 

Ostküste USA Anstieg des Meeresspiegels - Überschwemmung 

Skandinavien Gletscherschmelze - Schneemangel, Gefahr für Tourismus 

Afrika Zunehmende Trockenheit - Wassermangel 

- Weniger Anbaufläche 

- Landflucht 

Links 

- http://www.bafu.admin.ch/klima, 18.6.2010 

- www.gletscherarchiv.de, 18.6.2010 


Hintergrundinformationen zu Schülervorstellungen 



Bei der Vermittlung neuer Begriffe und Konzepte ist es für Lehrpersonen wertvoll, Vorstellungen der 

Schülerinnen und Schüler zum Thema zu kennen. Aufgrund ihrer Alltagserfahrungen, oder basierend 

auf Informationen aus Internet und Medien, haben die meisten Lernenden eine vorunterrichtliche Vorstellung 

des Treibhauseffekts. Untersuchungen zu den Vorstellungen von Lernenden haben gezeigt, 

dass sie sich den Treibhauseffekt anhand von unterschiedlich komplexen Modellen erklären. Die auftretenden 

Vorstellungen können gruppiert und idealtypisch wie folgt dargestellt werden: 

Gruppe A 

Gruppe B 

Gruppe C 

Gruppe D 

Gruppe E 

Gruppe F 

Zeichenerklärung: 

Strahlung: 

Atmosphäre: 

Erdoberfläche: 

(nach Anderson (2000)) 

Mit Ausnahme des ersten Modells (keine Erklärung) beinhalten alle weiteren Modelle die Erdoberfläche, 

die Atmosphäre und Strahlung als Erklärungskomponenten. Die in den Modellen zum Ausdruck 

gebrachten Vorstellungen unterscheiden sich vor allem bezüglich des Aspekts Strahlung. Zum Teil 

wird nur einfallende, zum Teil nur ausfallende Strahlung berücksichtigt. Zum Teil wird angegeben, 

dass die ausfallende Strahlung von der Atmosphäre absorbiert oder reflektiert wird, ohne aber Gründe 

zu nennen. Erst im Modell F wird berücksichtigt, dass die einfallende und die ausfallende Strahlung 




von unterschiedlicher Art sind und deshalb beim Durchgang durch die Atmosphäre unterschiedlich 

stark absorbiert werden. Besondere Beachtung verdient auch das Modell B. Es handelt sich dabei um 

eine Vermischung der Vorstellungen zum Ozonloch und zum Treibhauseffekt (Reinfried 2008). 

Die Schülerinnen und Schüler der Gruppe B nehmen an, dass durch das Loch in der Atmosphäre 

(Ozonloch) mehr Strahlung auf die Erdoberfläche trifft, was zu einer Erwärmung führt. Es lohnt sich, 

im Unterricht diese zwei Phänomene sauber auseinanderzuhalten und einer möglichen Vermischung 

der Modelle entgegenzuwirken. 

Das Verständnis des Treibhauseffektes ist für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I also 

recht anspruchsvoll. Im Zusammenhang mit den Diskussionen um Klimawandel und CO2-Ausstoss 

sind aber Grundkenntnisse des Treibhauseffekts nötig. Die Arbeitsblätter in diesem Teil versuchen 

schrittweise an ein Verständnis des Treibhauseffekts heranzuführen, indem die zwei zentralen Aspekte 

eingeführt werden. Erstens: es gibt unterschiedliche Strahlungsarten, welche zweitens: auf unterschiedliche 

Weise mit Materie in Wechselwirkung treten. Sind diese beiden Aspekte geklärt ist das 

Verstehen des Treibhauseffektes möglich. 

Zusatzinformationen und Lösungen zu den Arbeitsblättern 

Aufgabe 1: Strahlungsarten 

− Licht (grünes Licht, blaues Licht, gelbes Licht, weisses Licht, etc.) 

− Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung) 

− Röntgenstrahlung 

− Radioaktive Strahlung 

− Ultraviolette Strahlung 

− [Materiestrahlen (Wasserstrahl)] 

Nennungen folgender Art können als Variante/Aspekt/Oberbegriff einer oben genannten Strahlungsart 

zugeordnet werden: 

Sonnenstrahlung, Laserstrahlen, Strahlung einer Glühbirne/Leuchtstoffröhre, Strahlung einer Kerze, 

Energiestrahlen, etc. 

Möglicherweise werden Begriffe genannt, die in unserem Sprachgebrauch vorkommen, jedoch nicht 

Untersuchungsobjekte der Physik sind. Diese sollen nicht als falsch taxiert werden, sondern als nicht 

zum Untersuchungsgebiet der Physik gehörig gekennzeichnet werden. 

Beispiel: Ausstrahlung (eines Menschen, eines Schmerzes). 

Aufgabe 2: Besonderheiten und Wirkungen unterschiedlicher Strahlungsarten 

Licht: - Kann das menschliche Auge detektieren (sehen). 

- Durchdringt Glas, gewisse Kunststoffe, Kristalle und die meisten Flüssig- 

keiten, nicht aber Holz, Metall, Gestein etc. 

- Kann in die Farben des Regenbogens "aufgefächert" werden. 

Wärmestrahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). 

- Kann Gegenstände aufheizen (Mikrowelle). 

- Kann mit Wärmebildkameras erfasst werden. 

- Kann Glas oder durchsichtige Kunststoffe nicht durchdringen. 

Röntgenstrahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). 

- Kann Körpergewebe durchdringen. 




- Kann Knochen und Metalle nicht durchdringen und kann durch Bleiab- 

schirmungen aufgehalten (absorbiert) werden. 

- Ist schädlich für den Menschen. 

- Ist sehr energiereich. 

Radioaktive Strahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). 

- Kann die meisten Materialien durchdringen. 

- Kann durch Bleiabschirmungen aufgehalten (absorbiert) werden. 

- Ist schädlich für den Menschen. 

- Ist sehr energiereich. 

Ultraviolette Strahlung: - Kann das menschliche Auge nicht detektieren (sehen). 

- Können Bienen detektieren (sehen). 

- Bräunt die Haut; verantwortlich für Sonnenbrand; schädigt die Augen. 

- Kann durch Sonnenbrillen aufgehalten (absorbiert) werden. 

[Materiestrahlen: Sind im aktuellen Kontext nicht von Bedeutung, gehören aber auch zum Gegenstand 

physikalischer Untersuchungen (Strömungslehre). Im Gegensatz zu den anderen Strahlungsarten 

wird hier nicht Energie, sondern Materie (z.B. Wasser) durch den Raum transportiert.] 

Bemerkung: Zur Erläuterung einiger Besonderheiten oder Wirkungen können folgende Bilder hilfreich 

sein. Falls die Schülerinnen und Schüler bei Aufgabe 1 nur wenige Beispiele nennen können, kann 

durch geschicktes Nachfragen (z. Bsp. "Wie macht ihr zu Hause das Essen heiss?") oder durch das 

Zeigen folgender Bilder etwas nachgeholfen werden. 

Röntgenbild (Quelle: www.rp-online.de) 1 Wärmebild eines Hauses 

Aufgabe 3: Verhalten von Strahlung beim Kontakt mit Materie 

Zur Bearbeitung dieser Aufgabe sollten vier Experimente vorgeführt werden. Falls möglich, kann man 

die Schülerinnen und Schüler die Versuche auch selber durchführen lassen. Einige Hinweise zu den 

Experimenten: Bei allen Experimenten wird der Raum leicht abgedunkelt. 

Beim Experiment c) mit dem Glasprisma lohnt es sich den Lichtstrahl vor dem Prisma zu bündeln. 

Zudem sollte nach dem Prisma eine Projektionsebene montiert werden. Darauf sind die Spektralfarben 

besser zu erkennen. 

Nicht alle Folien eignen sich gleich gut für das Experiment d). Es lohnt sich das Experiment vorher 

auszuprobieren. Besonders gut eignen sich Folien mit einer etwas aufgerauten Oberfläche (für Kopiergeräte). 

Mit etwa zehn Folien kann man einen deutlichen Effekt erzielen. Wenn man die Folien 

1 Durch einen Arbeitsunfall gelangte der Nagel in den Kopf des Patienten. Der Nagel konnte operativ entfernt 

werden und der Patient ist wieder völlig gesund. 




einige Minuten liegen lässt werden sie auch spürbar warm. Die Umwandlung des Lichtes in Wärme 

kann somit gleich mitdemonstriert werden. 

Das Experiment d) demonstriert den erwünschten Sachverhalt (Absorption) etwas vereinfacht. Es 

spielen auch Reflexions- und Refraktionseffekte eine Rolle. Die Vernachlässigung dieser Effekte ist 

aber aus didaktischer Sicht gerechtfertigt. Die Analogie zur Absorption von Wärmestrahlung in der 

Atmosphäre ist wertvoll. Je mehr Folien aufgelegt werden (Analogie: je mehr Wasserdampf oder CO2 

in der Atmosphäre vorhanden ist), desto mehr Licht wird absorbiert (Analogie: desto mehr Wärmestrahlung 

wird absorbiert), was zu einer Erwärmung der Folien führt (Analogie: was zu einer Erwärmung 

der Atmosphäre führt). 

a) Licht trifft auf einen Spiegel 

b) Licht trifft auf eine Sammellinse 

c) Licht trifft auf ein Prisma 

d) Licht trifft auf Hellraumprojektorfolien 

Glaslinse 

Brechung 

Brechung 

Spiegel 

Reflexion 

Glasprisma 

Kunststofffolien 

Absorption 

Brennpunkt 


Aufgabe 4: Bildliche Darstellung des Treibhauseffekts 



Die Abbildung soll die folgenden charakteristischen Merkmale aufweisen: 

− Strahlung die von der Sonne auf die Erdoberfläche trifft ist von anderer Art, als die Strahlung, 

welche von der Erde abgestrahlt wird. 

− Die Strahlung vom Erdboden weg (Wärmestrahlung) wird in der Atmosphäre teilweise absorbiert. 

− Dadurch wird die Atmosphäre aufgeheizt. 

Weitere Hinweise: 

− Je mehr Wasserdampf oder CO2 in der Atmosphäre vorhanden sind, desto stärker ist das Absorptionsvermögen 

der Atmosphäre für Wärmestrahlung. Dies erklärt auch, warum in den Tropen 

nachts, oder bei uns in einer lauen Sommernacht, die Temperaturen nicht stark sinken. Die 

Wärme kann wegen der hohen Luftfeuchtigkeit und dem damit verbundenen natürlichen Treibhauseffekt 

vom Erdboden kaum abgestrahlt werden und bleibt in der Atmosphäre zurück. 

− Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt (aufgrund des Wasserdampfs in der Atmosphäre) wäre 

die globale Durchschnittstemperatur circa -18 Grad Celsius statt +15 Grad Celsius, weil die Wärmestrahlung 

von der Erdoberfläche ungehindert ins Weltall abgestrahlt würde. 

− Der künstliche Treibhauseffekt (auch anthropogener Treibhauseffekt genannt) ist also eine Verstärkung 

des natürlich auftretenden Effekts. Durch den Ausstoss grosser Mengen CO2 in die Atmosphäre 

kommt es zu einer zusätzlichen Erwärmung der Atmosphäre. Diese zusätzliche Erwärmung 

nennt man den künstlichen bzw. anthropogenen Treibhauseffekt. 

Literatur 

Erdboden sowie Gegenstände "verschlucken" (absorbieren) Sonnenstrahlung 

zum grössten Teil und werden dabei erhitzt. 

Die vom Boden ausgestrahlte Wärmestrahlung wird in der Atmosphäre 

abgeschwächt oder ganz "verschluckt" (absorbiert). 

Anderson, B., & Wallin, A. (2000). Students' Understanding of the Greenhouse Effect, the Societal 

Consequences of reducing CO2 Emissions and the Problem of Ozone Layer Depletion. J. of Research 

in Science Teaching, 37, 1069-1111. 

Reinfried, S., Schuler, S., Aeschbacher, U., & Huber, E. (2008). Der Treibhauseffekt, Folge eines 

Lochs in der Atmosphäre? Geographie heute, 265, 24-33. (Bemerkung: Es handelt sich dabei um 

einen absolut lesenswerten Artikel mit Arbeitsblättern zum Thema) 


Hintergrundinformationen 


Eisbär 

Viele Schülerinnen und Schüler werden bereits Kenntnisse über den Eisbären besitzen, sei es aus 

Filmen, Büchern oder Zoobesuchen. Es ist sinnvoll, den Schülerinnen und Schülern zu Beginn der 

Unterrichtseinheit Gelegenheit zu geben, von ihren Erfahrungen zu erzählen und ihr Vorwissen in den 

Unterricht einzubringen. Das Vorwissen kann dann den weiteren Unterricht beeinflussen. 

Der Eisbär ist ein gutes Beispiel für das Anpassen der Lebewesen an ihren spezifischen Lebensraum. 

Seine starke Spezialisierung setzt aber ein Bestehen des für uns Menschen unwirtlichen Lebensraums 

voraus. Solche Spezialisten reagieren sehr empfindlich auf Veränderungen. Es soll nun gezeigt 

werden, dass diese Anpassungen in einem sich veränderndem Lebensraum schnell zum Nachteil 

werden können. Didaktisch ist dies besonders wertvoll, weil gerade solch extreme Leistungen hoch 

angepasster Tiere Schülerinnen und Schüler beeindrucken und zu der Vorstellung verleiten, diese 

Tiere seien „allgemein besser angepasst“ als andere (Zabel, 2005). 

Zusatzinformationen und Lösungen zum Arbeitsblatt 

Aufgabe 1: Steckbrief Eisbär 

- Grösse (Männchen/Weibchen): Männchen: 240 - 260 cm, Weibchen: 190 - 210 cm 

- Gewicht (Männchen/Weibchen): Männchen: 300 - 800 kg, Weibchen: 150 – 300 kg 

- Maximales Alter: 20 - 30 Jahre 

- Lebensraum: Arktis (Polarregion rund um den Nordpol) 

- Anzahl wildlebender Tiere: 20.000 - 25.000 

- Nahrung: Robben, geschwächte Walrosse 

- Sozialverhalten: Einzelgänger, Mütter mit ihren Jungen ausgenommen. Eisbären zeigen kein ausgeprägtes 

Territorialverhalten und die Reviere überlappen sich. 

- Jagdverhalten: Im Winter jagen Eisbären auf dem Packeis. Sie können Robben über eine Distanz 

von einem Kilometer riechen. Üblicherweise erbeuten sie Robben an deren Atemlöchern. 

Durch sein helles Fell getarnt ist der Eisbär an die Umgebung angepasst und 

wird vom Beutetier unter dem Wasserspiegel nur schwer wahrgenommen. An den 

Eislöchern harren die Jäger oft stundenlang aus, bis eine Robbe zum Luftholen an 

die Oberfläche kommt, dann erlegen sie die Beute durch blitzschnellen Zugriff mit 

Gebiss und Pranken. 

- Spezielle Anpassungen an den Lebensraum: 

Schutz vor Wärmeverlust: 

- Dickes, dichtes und wasserabweisendes Fell 

- Äussere Fellhaare sind hohl (→ gute Isolation) 

- Haut unter dem Fell ist schwarz (→ speichert Sonnenwärme besonders gut) 

- Dicke Fettschicht (5 – 10 cm) 

- Fell unter Fusssohlen (→ Schutz vor Kälte) 

Weitere Anpassungen: 

- Überdimensionaler Magen (→ Eisbären können Fettreserven für mehrere Monate 

anfressen) 

- Weisses bis weissgelbliches Fell (→ Tarnung) 

- Sehr guter Geruchsinn 



Eisbär 

- Sehr guter Hörsinn (→ Eisbären können Eisdicke erkunden, indem sie aufs Eis 

schlagen und anschliessend Wasserreflexion hören) 

- Grosse und breite Pranken (→ Eisbären können gut auf Schnee und dünnem Eis 

gehen) 

- Kurze und kräftige Krallen (→ gute Haftung) 

- Mit Schwimmhäuten versehene, grosse und paddelförmige Vordertatzen, welche 

ein schnelles Schwimmen ermöglichen 

Aufgabe 2: Nahrungsnetz zur Arktis 

Fische 

Fische 

Aufgabe 3: Nahrungspyramide zur Arktis 

Endverbraucher 



Produzent 

Beispiele: 

Eisbär 

Konsument 3. Ordnung Ringelrobbe, Walross 

Hering, Lodde, Polardorsch 

Zooplankton 

Phytoplankton 


Aufgabe 4: Unterschied von Nahrungsketten und Nahrungspyramiden: 


Eisbär 

Nahrungsketten zeigen die linearen energetischen und stofflichen Beziehungen von aufeinanderfolgenden 

Organismenpopulationen, bei denen sich die Organismen des einen Glieds jeweils von den 

Organismen des vorangegangenen Glieds ernähren. Es ist eine qualitative Darstellungsform. Nahrungspyramiden 

(auch Nährstoffpyramiden oder Ökologische Pyramiden) sind in der Ökologie vereinfachte 

Darstellungen der quantitativen Verhältnisse der Nahrungskettenglieder einer Lebensgemeinschaft 

in einem Ökosystem. 

Aufgabe 5: Ursachen für den Rückgang der Eisbären: 

- Klimaerwärmung: Eisbären jagen ihre Ringel- und Bartrobben vorwiegend auf dem Packeis. Durch 

den Rückgang des Meereises werden ihre Jagdreviere immer stärker reduziert. 

Zudem brauchen sie das Packeis, um im Sommer von den Jagdrevieren auf das 

Festland zu treiben. Verschwindet das Meereis komplett, ist es unwahrscheinlich, 

dass die Eisbären als Art überleben. 

- Erdöl- und Erdgasförderung: 

Durch das verstärkte Fördern von Erdöl und Erdgas in den arktischen Regionen 

wird der Lebensraum der Eisbären eingeschränkt. Insbesondere die Gebiete, in 

denen sich die Weibchen zur Winterruhe und zur Geburt zurückziehen, werden in 

Mitleidenschaft gezogen. 

- Umweltverschmutzung durch Chemikalien (PCB, Dioxine, Furane, DDT, etc.): 

Der Eisbär steht an der Spitze der arktischen Nahrungskette. Dadurch akkumulieren 

sich in seinem Körper Schadstoffe. Bei Eisbären können solche Schadstoffe 

zu einem niedrigen Gehalt an Vitamin A, Schilddrüsenhormonen und einigen Antikörpern 

führen. Diese sind für eine Vielzahl von biologischen Funktionen, wie 

Wachstum, Fortpflanzung und Immunsystem wichtig. 

- Bejagung: Die Jagd durch Trophäenjäger ist in Kanada sowie in Grönland erlaubt und wird 

offiziell durch Jagdquoten beschränkt. Hobbyjäger zahlen für die Jagd auf einen 

Eisbären bis zu 30.000 Euro. Kanada und Grönland unterzeichneten im Oktober 

2009 ein Abkommen, welches die Jagdquoten auf ein nachhaltiges Mass begrenzen 

soll. Darüber hinaus gibt es Sonderregelungen für indigene Völker. 

Literatur 

- Zabel J., Stirbt der Eisbär bald aus?, Unterricht Biologie, Heft 304, Klett-Verlag, 2005 

- WWF Info Schule (assets.wwf.ch/downloads/204dinfoschule0204d.pdf), 08.05.2010 

- http://de.wikipedia.org, 27.05.2010

Einstiegsmaterialien Sek I - GLOBE

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