Der Boden ist vielfältig, wertvoll und vor allem: extrem wichtig. Mithilfe der gesammelten und zur Verfügung gestellten Bodendaten der „Expedition Erdreich“ können spannende Fragen zur Beschaffenheit und zu den Funktionen des Bodens im naturwissenschaftlichen Unterricht thematisiert und mit dem didaktischen Begleitmaterial selbstständig erarbeitet werden.
Ein Beitrag von Dr. Carola Garrecht, Luise Ohmann, Dr. Susanne Döhler und Prof. Dr. Ute Harms
Im Alltag begegnen wir dem Thema Boden eher selten, und das, obwohl er fast überall zu finden ist. Auch im naturwissenschaftlichen Unterricht nimmt die Auseinandersetzung mit diesem Thema eine untergeordnete Rolle ein.
Boden als Aspekt der nachhaltigen Entwicklung
Dabei hat der Boden eine zentrale Bedeutung für das Leben auf unserer Erde. Wir produzieren auf ihm einen Großteil unserer pflanzlichen Nahrungs- und Futtermittel sowie unserer nachwachsenden Rohstoffe für die Industrie und Energiegewinnung. Damit steht der Boden ganz am Anfang vieler bioökonomischer Wertschöpfungsketten. Darüber hinaus erfüllt der Boden eine Reihe weiterer wichtiger Funktionen. Er speichert Wasser und filtert Schadstoffe. Er schützt uns auf diese Weise vor Hochwasser und sorgt für sauberes Trinkwasser. Außerdem bildet der Boden einen Lebensraum für eine Vielzahl von Organismen, die abgestorbenes pflanzliches und tierisches Material zersetzen und die Nährstoffe den Pflanzen für das Wachstum zur Verfügung stellen. Durch die Fähigkeit, Kohlenstoff als Humus zu speichern und wieder freizugeben, verfügt der Boden im natürlichen Kohlenstoffkreislauf über eine klimaregulierende Wirkung. Er ist somit ein wichtiges Kompartiment im globalen Kohlenstoffkreislauf und nach den Ozeanen der zweitgrößte Kohlenstoffspeicher der Erde. Ein gesunder Boden bildet also, im wahrsten Sinne des Wortes, die Grundlage unseres Lebens. Und dennoch strapazieren wir den Boden in vielerlei Hinsicht. Wir tragen dazu bei, dass große Flächen versiegelt oder durch den Einsatz schwerer Maschinen verdichtet werden. Moore und andere Feuchtgebiete wurden zur landwirtschaftlichen Nutzung oder durch den Abbau von Torf in vielen Regionen trockengelegt, wodurch große Mengen CO2 freigesetzt wurden.
Weitere Informationen
Das Lehr- und Arbeitsmaterial sowie das Aktionsheft stehen kostenfrei zum Download zur Verfügung oder können über die Homepage der „Expedition Erdreich“ bestellt werden.
Und neben der stetig wachsenden Weltbevölkerung erhöht der Strukturwandel von einer erdölbasierten hin zu einer biobasierten Wirtschaft aufgrund intensiver Nutzung den Druck auf den Boden. Es ist also höchste Zeit, dass wir nachhaltiger mit ihm umgehen. Um eine solche Veränderung im Umgang mit dem Boden zu erreichen, bedarf es neben des Wissens über den Aufbau und die Eigenschaften von Böden auch eines veränderten Bewusstseins in der Bevölkerung hinsichtlich ihrer lebensnotwendigen Relevanz für Mensch und Umwelt.
Die Expedition Erdreich
Um ein solches Bewusstsein zu fördern und um Böden mit all ihren Funktionen nachhaltig nutzen zu können, müssen wir zunächst verstehen, wie es aktuell um sie bestellt ist. Dieses Ziel verfolgt die „Expedition Erdreich“. Die bisher größte bodenkundliche Citizen Science Aktion findet im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2020|21 Bioökonomie statt, eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Fachlich wird die Aktion durch das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung und das BonaRes – Zentrum für Bodenforschung begleitet. An bis zu 9.000 Standorten in Deutschland erheben Bürger*innen mithilfe einfacher feldbodenkundlicher Versuche Daten zum Bodenzustand.
Zur Bestimmung des Tea-Bag-Index werden Teebeutel im Boden vergraben
© BMBF/ExpeditionErdreich
Auch Lehrkräfte und Schüler*innen wurden explizit aufgerufen, diese Versuche im Unterricht vorzubereiten, im Freiland durchzuführen und zu dokumentieren. Mit Erfolg – insgesamt beteiligten sich rund 300 Schulen an der Aktion. Die Schüler*innen konnten dabei ihr bodenkundliches Wissen erweitern und einen Einblick in wissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen gewinnen. Zur didaktischen Begleitung der Versuche sowie zur kompetenzorientierten Auseinandersetzung von Schüler*innen mit dem Thema Boden wurde in Zusammenarbeit mit dem IPN – Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik, zusätzlich Lehr- und Arbeitsmaterial entwickelt. Nach Abschluss der Aktion werden die erhobenen Bodendaten wissenschaftlich ausgewertet und können anschließend von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern für die Forschung genutzt werden. Zudem werden die Daten auf der Homepage der „Expedition Erdreich“ öffentlich zur Verfügung gestellt, wodurch auch die unterrichtliche Nutzung ermöglicht werden soll.
Download | Arbeitsblätter: Die Schlämmprobe & Das Regenwurm-Schauglas
Die Nutzung der Expeditionsdaten im naturwissenschaftlichen Unterricht
Nicht zuletzt durch das Voranschreiten der Digitalisierung nehmen Fähigkeiten zum Umgang und zur Interpretation von Daten einen immer wichtigeren Stellenwert ein. Auch in schulischen sowie außerschulischen Lernumgebungen gewinnt die Förderung solcher Fähigkeiten zunehmend an Bedeutung. Dennoch findet die Verwendung realer Datensätze im Unterricht bislang aufgrund fehlender Begleitmaterialien sowie altersgerechter Aufbereitung der Daten eher selten statt. Im Rahmen der „Expedition Erdreich“ wurde diesen beiden Herausforderungen begegnet, indem die bundesweit gesammelten Rohdaten auf der Homepage der „Expedition Erdreich“ zur Verfügung gestellt und deren Auswertung und Interpretation durch didaktisches Begleitmaterial (s. Lehr- und Arbeitsmaterial unter weitere Informationen; Modul 5) unterstützt wird. So wird Schüler*innen die Möglichkeit geboten, mit den erhobenen Daten selbstständig zu arbeiten und diese zu nutzen, um den Zustand des Bodens in verschiedenen Regionen Deutschlands zu bewerten.
Der Rückgriff auf reale Daten sowie ihre Darstellung auf einer interaktiven Deutschlandkarte ermöglicht den Lehrkräften darüber hinaus die Herstellung lokaler Bezüge. Auf der Homepage steht außerdem eine Filterfunktion zur Verfügung. Mit dieser lässt sich die Komplexität der Daten reduzieren (z. B. Betrachtung von ausgewählten Standorten), Häufigkeiten beispielsweise in Diagrammen darstellen und Zusammenhänge erarbeiten. Ein Beispiel: Um die Auswirkung von Witterungsbedingungen auf den Boden zu untersuchen, wird es konkret möglich sein, unterschiedliche Wetterstationen auszuwählen und sich die Witterung des Standorts für den Versuchszeitraum anzeigen zu lassen. Die Witterungsdaten können dann eigenständig mit den im Rahmen der „Expedition Erdreich“ gesammelten Bodendaten an nahe gelegenen Standorten verknüpft werden, um sich so den Zusammenhang zwischen der Zersetzungsrate im Boden und der Witterung zu erarbeiten.
Datenauswertung im Klassenzimmer
© BMBF/ExpeditionErdreich
Dr. Carola Garrecht
ist wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Didaktik der Biologie am IPN Kiel. Gemeinsam mit Prof. Dr. Ute Harms leitete sie die Entwicklung des Lehrund Arbeitsmaterials der „Expedition Erdreich“.
Luise Ohmann
ist Bodenforscherin am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Halle und koordiniert die wissenschaftliche Begleitung der „Expedition Erdreich“.
Dr. Susanne Döhler
ist Bodenforscherin am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Halle und arbeitet für das BonaRes-Zentrum für Bodenforschung. Sie ist als Projektleiterin für die wissenschaftliche Begleitung der „Expedition Erdreich“ zuständig.
Prof. Dr. Ute Harms
ist Direktorin am IPN Kiel. Als Abteilungsleiterin der Didaktik der Biologie war sie verantwortlich für die didaktische Planung und Umsetzung des Lehr- und Arbeitsmaterials der „Expedition Erdreich“.
