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Heimische Laubbäume im Sachunterricht. Fachlicher und Didaktischer Hintergrund sowie Umsetzungsvorschläge

Examensarbeit 2012 77 Seiten

Didaktik - Sachunterricht, Heimatkunde

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Fachwissenschaftlicher Hintergrund
2.1 Definition und Abgrenzung von Laubbäumen zu anderen Pflanzen
2.2 Die besonderen Merkmale der Laubbäume
2.2.1 Der Baumstamm
2.2.2 Die Wurzeln
2.2.3 Die Blätter
2.2.4 Die Blüten
2.2.5 Früchte und Samen
2.3 Der Verlauf von Wachstum und Entwicklung bei Laubbäumen
2.4 Die jährlichen Lebenszyklen von Laubbäumen
2.5 Der Baum in der Umwelt
2.6 Transportvorgänge in Laubbäumen
2.7 Der Baum als Lebensraum
2.8 Gefährdung und Schutz
2.9 Nutzen der Laubbäume für Menschen
2.10 Beschreibung von ausgewählten Laubbäumen
2.10.1 Der Spitzahorn (Acer platanoides L.)
2.10.2 Die Rosskastanie (Aesculus hippocastanum L.)
2.10.3 Die Hängebirke (Betula pendula ROTH)
2.10.4 Die Rotbuche (Fagus sylvatica L.)
2.10.5 Die Gemeine Esche (Fraxinus excelsior L.)
2.10.6 Die Echte Walnuss (Juglans regia L.)
2.10.7 Die Schwarzpappel (Populus nigra L.)
2.10.8 Die Stieleiche (Quercus robur L.)
2.10.9 Die Silberweide (Salix alba L.)
2.10.10 Die Sommerlinde (Tilia platyphyllos SCOP.)

3 Fachdidaktischer Hintergrund
3.1 Didaktische Analyse
3.1.1 Gegenwarts- und Zukunftsbedeutung für Kinder
3.1.2 Lehrplanbezug
3.2 Feststellung des Wissens der Schülerinnen und Schüler über heimische Laubbäume hinsichtlich vor und nach den Waldjugendspielen
3.2.1 Aufbau und Ablauf der Schülerbefragung
3.2.2 Stichprobe der Schülerbefragung
3.2.3 Ergebnisse und Auswertung der Schülerbefragung
3.3 Elementarisierung des Inhalts

4 Methodische Umsetzungsvorschläge für den Sachunterricht
4.1 Aufbau eines Laubbaumes
4.2 Die Jahresringe und das Alter eines Laubbaumes bestimmen
4.3 Die Höhe eines Laubbaumes bestimmen
4.4 Bestimmung von Laubbäumen
4.4.1 Baumbestimmung mithilfe von Büchern
4.4.2 Baumbestimmung mithilfe des Computers
4.5 Baumkartei und Baum-Steckbriefe
4.6 Herbarium
4.7 Lebensraum Baum
4.8 Bäume mit den Sinnen erleben
4.8.1 Einem Baum begegnen
4.8.2 Der Herzschlag der Bäume
4.9 Funktionen der Blätter
4.10 Ein Laubbaum im Jahreslauf
4.11 Entwicklung und Wachstum eines Laubbaumes
4.11.1 Entwicklung eines Laubbaumes
4.11.2 Wachstum eines Laubbaumes
4.11.3 Pflanzenschichten im Wald
4.12 Nutzen der Laubbäume für uns Menschen

5 Schlussbemerkung

6 Quellenverzeichnis
6.1 Literaturverzeichnis
6.2 Internetquellen
6.3 Bildverzeichnis

1 Einleitung

In der heutigen Zeit werden die Kinder den ganzen Tag über mit einer Vielzahl von Medien konfrontiert.Bereits morgens auf dem Frühstückstisch finden sie eine Tageszeitung vor, die mit zahlreichen Prospekten bespickt ist. Die Welt des Konsums ist scheinbar grenzenlos, wobei die Angebotspalette noch immer größer zu werden scheint. Wie schnell wird der menschliche Geist, besonders der eines Kindes, mit dieser Fülle überfordert? Auch der Schulalltag der Kinder und Jugendlichen stellt sich nicht gerade ruhig dar. In relativ kurzer Zeit muss der Lehrstoff vermittelt werden, dank der modernen Medientechnologie wie Computer und Internet wird dieses zum Teil auch ermöglicht. Beobachtet man das Freizeitverhalten der Kinder, so stellt man fest, dass auch hier die Computerwelt der haushohe Favorit ist.

Der Sachunterrichtet bietet eine Chance sich Ansatzpunkte zu überlegen, um dieser für Kinder verführerischen Medienwelt entgegen zu wirken. Dabei kann man beispielsweise den Lebensraum Wald behandeln und den Schülerinnen und Schülern die vielen schönen Facetten der Natur aufzeigen.Durch die vielen Unterrichtsmöglichkeiten, die sich aus dieser Thematik ergeben, lassen sich sicherlich viele Kinder für die Natur begeistern. Bei den Waldjugendspielen, welche im späteren Verlauf der Arbeit vorgestellt werden, wird versucht den Kindern ein Zugang zur Natur zu vermitteln. Die Erfahrung der Jahre zeigt, dass sich die Schülerinnen und Schüler dem Gesamtinhalt positiv gegenüber verhalten. Auch über die Schule hinaus soll das Interesse der Kinder für den Wald geweckt werden.Dieses bedarf jedoch oft eines Anstoßes seitens der Schule.

Zurück zur Natur heißt es also, wenn man einen Gegenpol zur Medienwelt finden will. Bäume gibt es seit Millionen von Jahren, Computer erst ein halbes Jahrhundert. Damit sind die Bäume die klaren Sieger. Diese stelleneinen Teilaspekt im Rahmen des Lebensraumes Wald dar.

In dieser Arbeit wird der Laubbaum zunächst als Einzelkonstrukt vorgestellt.Im Folgenden werden zehn ausgewählte Laubbäume näher beschrieben. Des Weiteren wird sich die Frage gestellt, welchen Stellenwert der Laubbaum für Kinder heute noch hat. In einer Schülerbefragung wird das Grundwissen der Kinder vor und nach den Waldjugendspielen überprüft, woraufhin methodische Umsetzungsbeispiele vorgestellt werden.

2 Fachwissenschaftlicher Hintergrund

Im fachwissenschaftlichen Teil wird der Laubbaum zunächst definiert und zu anderen Pflanzen abgegrenzt. Es folgt eine Beschreibung der typischen Merkmale eines Laubbaumes, wobei besonders auf Baumstamm, Wurzeln, Blätter, Blüten und Frucht- und Samenbildung eingegangen wird. Der Verlauf von Wachstum und Entwicklung, die jährlichen Lebenszyklen und die Umwelt eines Laubbaumes werden im weiteren Hergang beschrieben. Des Weiteren werden innere Transportvorgängen in Laubbäumen beleuchtet. Weiterhin gibt es einen kurzen Einblick in den Lebensraum, den der Baum für andere Organismen bietet. Zudem wird auf einige Risikofaktoren, die eine Bedrohung für den Baum darstellen, eingegangen und wie wir Menschen diesen davor schützen können. Auch der Nutzen des Baumes für uns Menschen wird dargestellt. Im Anschluss werden zehn ausgewählte Laubbäume genauer beschrieben.

2.1 Definition und Abgrenzung von Laubbäumen zu anderen Pflanzen

In einem Lexikonartikel wird der Baum als ein „Holzgewächs mit ausgeprägtem Stamm und bevorzugtem Längenwachstum an den Spitzen des Sprosssystems [beschrieben]. [...] Nach der Dauer der Beblätterung unterscheidet man laubwerfende und immergrüne Bäume. – Der Baum erweist sich als die überlegene pflanzliche Lebensform und bildet daher in vielen Gebieten der Erde unter natürlichen Bedingungen die beherrschende Vegetationsform.“[1] Unter Holzgewächsen, auch als Gehölze oder Holzpflanzen bezeichnet, versteht man in der Botanik„ausdauernde Pflanzen, deren Stamm und Äste durch sekundäres Dickenwachstum (Bildung von Holz) mehr oder wenig stark verholzen (z. B. die meisten Bäume und Sträucher).“[2] Des Weiteren werden Laubhölzer, auch als Laubgehölze bezeichnet, als bedecktsamige Pflanzen mit mehrjährigen, meist langlebigen, verholzten Sprossachsen (Bäume, Sträucher, Halbsträucher) beschrieben, die im Gegensatz zu den nacktsamigen Nadelhölzern breitflächige Laubblätter ausbilden.[3] Somit zählen die Laubgehölze zu den Angiospermen, welche neben den Gymnospermen die zweite Hauptgruppe der Samenpflanzen bilden.[4] Unter den Samenpflanzen versteht man Gefäßpflanzen, die Samen bilden. Gefäßpflanzen besitzen ein Phloem zum Nährstofftransport und ein Xylem aus lignifizierten Zellen für den Wassertransport. Auf diese Transportvorgänge wird im späteren Verlauf der Arbeit eingegangen.[5]

Fasst man diese Definitionen zusammen, heißt das, dass der Botaniker jene holzigen Samenpflanzen zu den Bäumen zählt, die über einen dominierenden Stamm sowie über ein sekundäres Dickenwachstum verfügen. Zu dieser Gruppe zählen fast ausschließlich die Gymnospermen sowie die zu den dikotylen Angiospermen gehörigen Laubbäume. Monokotyle Arten zeigen kein sekundäres Dickenwachstum und sind nach dieser Definition keine Bäume, auch wenn sie einen holzigen Spross haben.[6]

2.2 Die besonderen Merkmale der Laubbäume

Ein Laubbaum setzt sich aus Wipfel, Krone, Ästen, Zweigen, einem Baumstamm und Wurzeln zusammen (Abbildung 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Aufbau eines Baumes.

Im weiteren Verlauf folgt eine Beschreibung der typischen Merkmale eines Laubbaumes, wobei besonders auf Baumstamm, Wurzeln, Blätter, Blüten und Frucht- und Samenbildung eingegangen wird.

2.2.1 Der Baumstamm

Vom Zentrum des Baumes nach außen unterscheidet man mehrere Zonen (Abbildung 2). Kernholz und Splintholz bestehen beide aus sekundärem Xylem, ein aus Röhren aufgebauter, toter Teil des pflanzlichen Gefäßsystems, welcher Wasser und Mineralstoffe von den Wurzeln in den Rest der Pflanze transportiert. Das Kernholz ist älter und transportiert im Gegensatz zu dem Splintholz kein Wasser mehr. Die lignifizierten Wände der toten Zellen des Kernholzes bilden eine zentrale Säule, welche den Baum stützt. Harz und andere Verbindungen, die Zellhohlräume verstopfen und das Bauminnere vor Pilzen und Insekten schützen, sorgen für die kräftige Färbung des Kernholzes. Wasser und Mineralstoffe, die zusammen den Xylemsaft bilden, werden durch die sekundären Xylemzellen des Splintholzes von unten nach oben transportiert. „Da jede neue Schicht an sekundärem Xylem einen größeren Umfang aufweist, kann es jedes Jahr mehr Saft transportieren und somit eine steigende Anzahl Blätter mit Wasser und Mineralstoffen versorgen.“[7]

Das primäre Abschlussgewebe des Pflanzenkörpers bildet die Epidermis. Kork ist die tote äußere Schicht des Periderms und dieses bildet das sekundäre Abschlussgewebe, welches bei verholzten Pflanzen die darüber liegende und dann tote Epidermis ersetzt. Das Korkcambium des ersten Periderms bleibt bei einigen Bäumen, dazu zählen Buchen und junge Birken, viele Jahre aktiv und vermag mit der Vergrößerung des Achsendurchmessers im Wachstum Schritt zu halten. Hierdurch entsteht eine sehr glatte Stammoberfläche. Durch die ständige Verdickung des Stammes reißt das Oberflächenperiderm, überwiegend längs, bei den meisten Bäumen jedoch auf. Durch immer weiter innen liegende neue Periderme werden die entstandenen Risse abgedichtet. „An der Stammoberfläche entsteht so ein immer dickerer, rissiger Mantel aus totem Gewebe, das von vielen dünnen Korklagen durchzogen ist.“[8] Die Borke bildet das tertiäre Abschlussgewebe, ein toter, von Innen aber ständig erneuerter Komplex und umfasst somit alle außerhalb des innersten, aktiven Korkcambiums gelegenen Gewebe. Bei der Rinde unterscheidet man zwischen der primären und der sekundären. Die primäre Rinde, auch Cortex genannt, bildet das Grundgewebe zwischen Epidermis und Procambium. Das gesamte Gewebe außerhalb des Cambiums, einschließlich der Borke, wird als sekundäre Rinde bezeichnet.[9]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Anatomie eines Baumstamms.

Im späteren Verlauf der Arbeit wird auf das Wachstum und auf die Entwicklung eines Baumstammes genauer eingegangen.

2.2.2 Die Wurzeln

Im Normalfall haben die Wurzeln eine doppelte Funktion zu erfüllen: Sie verankern die Pflanze im Boden und nehmen Wasser und mineralische Nährstoffe auf.[10] Daneben sind sie „beispielsweise Syntheseorte wichtiger Pflanzenstoffe, u. a. von Hormonen [...] [und fungieren auch als Speicherorgane].“[11] Im Wurzelspitzenbereich, welcher sich in die drei Bereiche Wurzelhaube mit dem sich teilenden Wurzelvegetationspunkt, Streckungszone und Wurzelhaarzone unterteilen lässt, erfolgt die Aufnahme des Wassers aus dem Hohlraumsystem des Bodens.[12]

In Abhängigkeit von ihren bevorzugten Standorten sind die Wurzelsysteme bei verschiedenen Pflanzen recht unterschiedlich ausgebildet. Das Wurzelsystem bei jungen oder sich durch Ausläufer rasch ausbreitenden Pflanzen ist oft umfangreicher als das Sprosssystem. Hinsichtlich der vertikalen Ausdehnung der Wurzeln unterscheidet man zwischenFlachwurzler und Tiefwurzler. „Bei Bäumen ist […] die Ausbreitung des Wurzelsystems auf das Kronenwachstum abgestimmt: Die äußersten Zonen des Wurzelsystems reichen in horizontaler Ausdehnung etwas über die von der Krone überdachte Bodenfläche hinaus.“[13]

Des Weiteren unterscheidet man zwischen heterogenen (allorrhizen) und homogenen (homorrhizen) Wurzelsystemen, je nachdem wie sich diese entwickeln und ihrer dadurch geprägten Endgestalt.

„Homorrhize Systeme sind ganz oder überwiegend aus gleichrangigen und ähnlich gestalteten, nicht oder nur mäßig verzweigten Wurzeln aufgebaut.“[14]

„Die meisten Bäume sind allorrhiz[.]“[15] Von Allorrhizie spricht man, wenn die Keimwurzel (Radicula) der Pflanze zur Hauptwurzel, der Primärwurzel, heranwächst und eine vertikal in den Boden vordringende Pfahlwurzel bildet. Diese Primärwurzel trägt Seitenwurzeln 1. Ordnung, sogenannte Sekundärwurzeln, welche im Erdreich schräg oder horizontal fortwachsen und sich dabei weiter zu Seitenwurzeln 2., 3. und höherer Ordnung verzweigen. Da die Seitenwurzeln höherer Ordnung ohne bestimmte Beziehung zum Schwerkraftvektor wachsen, können spätestens diese den Boden nach allen Richtungen durchdringen. Ein solches System ist hierarchisch aufgebaut und wird als allorrhiz bezeichnet, wobei man auch von heterogener Radication spricht. Die Eiche beispielsweise behält das zunächst entwickelte Pfahlwurzelsystem auch später bei. Bei anderen Baumarten, z. B. Birke und Linde, werden nach und nach zusätzlich zur ursprünglichen Hauptwurzel ähnlich kräftige, schräg im Boden stehende Wurzeln ausgebildet, sodass unter der Stammbasis eine halbkugelige Wurzelzone entsteht, welches als Herzwurzelsystem bezeichnet wird. Ein Senkerwurzelsystem besitzen die Flachwurzler unter den Bäumen – zu ihnen zählt z. B. die Esche. Hier dringen von kräftigen, knapp unter der Bodenoberfläche horizontal wachsenden Sekundärwurzeln wesentlich schwächere und kürzere Senkerwurzeln vertikal in den Boden vor.[16]

Im Wurzelbereich des Baumes lässt sich oft eine Symbiose zwischen Feinwurzeln und feinsten Pilzfäden, den Pilzhyphen, finden, welche für beide Seiten Vorteile bietet. Diese Symbiose ist auch unter dem Namen Mykorrhiza bekannt. Dadurch, dass die Pilzhyphen wesentlich feiner als die Haarwurzeln des Baumes gebaut sind, wird nicht nur die potentielle Wurzeloberfläche vergrößert, sondern durch die feinsten Verzweigungen können auch die minimalsten Hohlräume erschlossen und genutzt werden. Wasser und bestimmte Mineralstoffe werden durch die Hyphen absorbiert und anschließend wird ein Großteil der Ressourcen auf die Wirtspflanze übertragen. „Etwa 3% aller Spermatophyten, darunter [...] viele unserer Waldbäume, z. B. [...] Eiche und Buche, haben Ektomykorrhizen, [eine Form der Mykorrhiza, bei der das dicht verzweigte Geflecht der Hyphen eines Pilzes eine dichte Scheide um die Wurzeloberfläche bildet, sich von dieser Scheide in den Boden erstreckt und die Oberfläche zur Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen erheblich vergrößert].“[17]

2.2.3 Die Blätter

Neben Spross und Wurzel gehören die Blätter zu den Grundorganen eines Laubbaumes. Aufgrund ihrer einzigartigen Mannigfaltigkeit gelten sie als ein entscheidendes Merkmal der Artcharakterisierung.

„Die ersten Blätter am oberen Ende des Hypokotyls werden als Keimblätter, die meist in Zweizahl vorhandenen, das Epikotyl beschließenden als Primärblätter und die folgenden, stets größeren Laubblätter als Folgeblätter bezeichnet.“[18] Die Terminalknospe, ein von Blattanlagen umhüllter Sprossscheitel, befindet sich an der Spitze der Sprossachse.

Typisch für das Laubblatt ist die aus der Entwicklungsgeschichte ergebende Längsgliederung mit ungeteilter Spreite. Das Laubblatt setzt sich aus dem Unterblatt und dem Oberblatt zusammen. Das Unterblatt umfasst den Blattgrund und kleine, unscheinbare Nebenblätter, sog. Stipeln,[19] welche sich bei manchen Laubholzarten an der Ansatzstelle des Blattstiels am Zweig befinden undgewöhnlich bald nach der Entfaltung des Laubblattes abfallen.[20] Das Oberblatt setzt sich aus Blattstiel und Blattspreite zusammen, wobei sich z. B. bei Fiederblättern der Blattstiel als Blattspindel, auch als Rhachis bezeichnet, in den Spreitenbereich hinein fortsetzt und die einander gegenüberstehenden Fiederblättchen und eine Endfieder trägt.

Der Blattstiel hält die Blattspreite, die der Assimilation bzw. Transpiration dient, auf Distanz von der Sprossachse. Durch Wachstums- bzw. Turgorbewegungen kann der Blattstiel die Blattspreite in optimaler Stellung zum Lichteinfall bringen. Als Träger besitzt der Blattstiel oft einen mehr oder weniger rundlichen Querschnitt und nähert sich insoweit den Achsenorganen an. Man spricht von Phyllodien, wenn der Blattstiel sich auch flächig verbreitern und Spreitenfunktion übernehmen kann. Die Blätter werden als „sitzend“ bezeichnet, wenn der Blattstiel fehlt. Die ganze Vielfältigkeit der Phyllomene zeigt sich vor allem in der Gestaltenvielfalt der Blattspreiten, wobei die Form und auch die Größe der Blätter extrem variabel sind. Das typische Blatt ist bilateralsymmetrisch, d. h. „[es] besitzt eine Mediane in der Richtung des Blattstiels bzw. der Rhachis, in der auch die kräftigste Blattrippe verläuft. Abweichungen von der Bilateralsymmetrie sind selten und fallen daher besonders auf [...].“[21] Laubblätter sind meistens auch dorsiventral aufgebaut, wobei man von oben oder unten betrachtet eine Symmetrieachse zwischen linker und rechter Blatthälfte bildet. Im Querschnitt gesehen, besitzt das Blatt eine Ober- und Unterseite, d. h. das Blatt ist zweiseitig gebaut. In der morphologischen Blattoberseite, auch als adaxiale Fläche bezeichnet, und in der morphologischen Blattunterseite, man spricht auch von einer abaxialen Fläche, befinden sich verschiedene Gewebetypen, die asymmetrisch angeordnet sind und dabei jeweils verschiedene Funktionen wahrnehmen. Das Palisadenparenchym befindet sich überwiegend adaxial, welches mit seinem hohen Chloroplastengehalt vor allem der Photosynthese dienen soll. Das Schwammparenchym ist überwiegend abaxial, welches mit seinen zahlreichen Spaltöffnungen für den Gasaustausch zuständig ist. In den Blattleitbündeln liegt das Xylem oben, das Phloem unten. Des Weiteren unterscheiden sich die adaxiale und die abaxiale Fläche z. B. auch von der Behaarung.[22]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Einfache Blattformen.

Die Blattspreite ist im Umriss verschieden geformt. „Stellt sie eine einzige, ungeteilte Fläche dar, so heißt das Blatt einfach [(z. B. bei der Rotbuche)].“[23] Man unterscheidet unter anderem verschiedene Formen wie: eiförmig, verkehrt-eiförmig, schmal länglich, lanzettlich, rundlich, nierenförmig, herzförmig, rautenförmig, eiförmig mit unsymmetrischen Blattgrund, gelappt, handförmig gelappt, paarig gelappt oder fächerförmig (Abbildung 3).[24]

„Zerfällt [die Blattspreite] in eine größere oder geringere Zahl kleinerer Blättchen, so nennt man das Blatt zusammengesetzt.“[25] Wenn drei Blättchen aus einem Punkt entspringen, spricht man von dreizählig geteilten Blättern. Handelt es sich um mehr als drei Blättchen, die aus einem Punkt entspringen, spricht man von einem gefingerten Blatt (z. B. bei der Rosskastanie).Um ein gefiedertes Blatt handelt es sich, wenn die einzelnen Blättchen (Fiederblättchen, Fiedern) an einem mehr oder weniger langen Stiel, sitzen. Hierbei unterscheidet man zwischen unpaarig gefiedert, wobei je 2 Fiederblättchen einander gegenüber- und ein einzelnes an der Spitze stehen, und paarig gefiedert. Bei einem paarig gefiederten Blatt fehlt das Endplättchen.[26] Auch kommen doppelt gefiederte Blätter vor.[27] Abbildung 4stellt zusammengesetzte Blattformen dar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Zusammengesetzte Blattformen.

Blattnerven, sogenannte Blattrippen, durchziehen die Blattspreite und bilden bei den Laubhölzern ein verzweigtes Adernetz mit deutlichem Mittelnerv.Die Nervatur stellt Leitbündelmuster in den Blattspreiten dar, welche unter anderem eine Stützfunktion übernehmen. Man unterscheidet unter anderem zwischen der Parallelnervatur, der Gabel- oder Fächeraderung und der Netznervatur, wobei letztere bei den Dikotyledonen, somit auch bei den Laubgehölzen überwiegt. Bei der Netznervatur sind kompliziertere Leitbündelnetze als bei den Typen der Aderung ausgebildet, was „eine fast beliebige Gestaltung der Blattspreiten und besonders ihrer Randpartien zu[lässt].“[28]

Nach der Beschaffenheit des Randes heißt das Blatt ganzrandig, gesägt bzw. gezähnt, wellig, doppelt gesägt, stachelig gezähnt, umgerollt, behaart,[29] gelappt, oder an der Spitze ausgerandet (Abbildung 5).[30]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Verschiedene Blattränder.

Man unterscheidet verschiedene Grundformen der Blattstellung: wechselständig, gegenständig, wirtelig und büschelig (Abbildung 6).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Verschiedene Blattstellungen.

Um das Licht optimal auszunutzen, sind die Blätter meist so orientiert, dass sie sich nicht gegenseitig decken. Sind die Blätter wechselständig angeordnet, so können sie in 3 bzw. 5 oder 8 Reihen längs der Achse erscheinen, so dass das 4., 6. oder 9. Blatt jeweils über dem 1. Blatt steht. Bei Gegenständigkeit folgen die Blattpaare jeweils um 90 Grad versetzt und in manchen Fällen sind die wechselständigen Blätter in zwei Zeilen angeordnet, so dass sie in zwei Reihen erscheinen.[31]

Allgemein dienen die Blätter der Photosynthese und der Transpiration.

2.2.4 Die Blüten

Um aus der Konkurrenz der Krautschicht herauszukommen, wachsen Laubbäume zuerst in die Höhe. Eine phytohormonelle Umstimmung erfolgt erst nach Ausbildung einer Krone. Laubbäume entwickeln daraufhin Blüten, welche dann entweder Insekten durch Geruch und Farbe anlocken oder durch den Blütenbau die Windbestäubung zulassen. Bäume, die kleine Samen hervorbringen, blühen nach Eintritt in das Blühalter fast jährlich. Großfrüchtige Bäume, beispielsweise Eichen und Buchen, fruktifizieren nur mit mehrjährigen Pausen, bringen dann aber unter Umständen größere Mengen an Samen hervor. „Auch einzeln stehende und vorherrschende Bäume, die mit ihren Kronen ihre Bestandesmitglieder überragen und optimal Photosynthese betreiben können und daher Reservestoffe verfügbar haben, blühen früher und in kürzeren Abständen.“[32]

Die Blüte der Blütenpflanzen ist kein Grundorgan, sondern ein Kurzspross, der Sporophylle trägt und der Fortpflanzung dient. Blüten bestehen im typischen Fall (Abbildung 7) aus vier Wirteln, stark modifizierter Blätter, die man Blütenorgane nennt. Von außen nach innen handelt es sich bei den vier Organen einer Blüte um Kelchblätter (Sepalen), Kronblätter (Petalen), Staubblätter (Stamina) und Fruchtblätter (Karpelle, Stempel).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Aufbau einer zwittrigen Blüte (links); Aufbau von eingeschlechtlichen Blüten (rechts).

Staubblätter, auch Staubgefäße genannt, und Fruchtblätter sind die wesentlichen Teile der Blüte, weil sie der Fortpflanzung unmittelbar dienen. Die Kelch- und Kronblätter stellen keine reproduktiven Organe dar.Die gewöhnlich grünen Kelchblätter umschließen die Blütenknospe, bevor sie sich öffnet. Bei vielen Angiospermen sind die Kronblätter auffälliger gefärbt als die Kelchblätter und machen damit Insekten und andere Bestäuber auf die Blüte aufmerksam.Die Staubgefäße, welche die männlichen Geschlechtsorgane darstellen,bestehen aus Stielen, welche auch als Filamente bezeichnet werden und den Antheren, den Staubbeuteln. Die letzteren enthalten in Pollensäcken den Blütenstaub, auch Pollen genannt. Die Fruchtblätter sind die Träger der weiblichen Samenanlagen. Letztere liegen bei den Nadelhölzern frei auf den Fruchtblättern (Nacktsamige = Gymnospermae), während sie beiden Laubhölzern von ihnen eingeschlossen sind (Bedecktsamige = Angiospermae). Die Fruchtblätter weisen an ihrer Basis einen Fruchtknoten, auch Ovar genannt, auf, in denen die Samenanlagen sitzen. Darüber befindet sich ein schlanker Hals, der Griffel, welcher die Narbe mit dem Fruchtknoten verbindet. Die Narbe, eine klebrige Struktur, befindet sich an der Spitze des Griffels, die bei der Befruchtung die Pollenkörner aufnimmt. Fruchtknoten, Griffel und Narbe bilden den Stempel, das weibliche Fortpflanzungsorgan der Blütenpflanzen.

Es können eins oder mehrere der Blütenorgane fehlen. Die eingeschlechtig männliche Blüte besitzt Staub-, aber keine Fruchtblätter, die eingeschlechtig weibliche Blüte hingegen Fruchtblätter, aber keine Staubblätter. Bei den Zwitterblüten sind Staub- und Fruchtblätter in der gleichen Blüte vereinigt. Manche Holzarten tragen neben geschlechtlichen Blüten auch geschlechtslose, d. h. nur aus der Hülle bestehende taube Blüten.

Ein Laubbaum wird als monözisch, also einhäusig bezeichnet, wenn dieser sowohl männliche als weibliche Blüten trägt. Befinden sich die staminaten und karpellaten Blüten auf getrennten Pflanzen, spricht man von einer diözischen, zweihäusigen Art. Man spricht von einer vielehigen, polygamen Pflanze,wenn sie sowohl Zwitter- als auch eingeschlechtliche Blüten aufweist.[33]

Die Blüten stehen nur selten allein, wobei sie meistens zu sogenannten Blütenständen, auch als Infloreszenzen (lat. florescere, aufblühen) bezeichnet, vereinigt sind. Die bei unseren Holzarten häufigsten sind: Ähre, Traube, Rispe, Dolde, Quirle, Doldenrispe, Köpfchen (Abbildung 8).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Die häufigsten Blütenstände unserer Holzarten.

Bei den Kätzchen bzw. Ährchen stehen die ungestielten Blüten dicht gedrängt an einer fadenförmigen Spindel. Das Kätzchen hängt oder steht aufrecht. – Das Zäpfchen unserer Nadelhölzer ist eine besondere Form des Kätzchens, bei der Spindel, Frucht und Deckschuppen der weiblichen Blütenstände verholzen. Bei der Dolde stehen langgestielte Blüten strahlenförmig am Endpunkt der stark verkürzten Spindel. Bei der Trugdolde entspringen die Blütenstiele einzeln unterhalb einer Blüte tragenden Achsenspitze und können sich wiederholt wie die Hauptachse verzweigen. Bei der Traube stehen die gestielten Blüten an einer langgestreckten Spindel. Typisch für die Rispe ist, dass an einer geraden Spindel viele einfache oder verästelte Blütenstiele stehen, wobei das Maß der Verzweigungen von unten nach der Spitze zu abnimmt (z. B. Rosskastanie). Wenn aus einer kegel- der köpfchenförmig verdickten Spindel viele kurzgestielte oder sitzende Blüten entspringen, handelt es sich um ein Köpfchen als Blütenstand.

2.2.5 Früchte und Samen

Der reife Fruchtknoten wird durch eine Frucht repräsentiert. Die Fruchtknotenwand wird zur Fruchthülle, die Eizelle zum Samen. Genauso unterschiedlich wie die Gestaltungsformen der Blüten ausfallen, gilt gleiches auch für die Fruchtformen. Deren vielgestaltigen Hüllen und Formen schützen die heranreifenden Samen. Das vorrangige Ziel der Früchte liegt nach Erreichen der Reife in der Verbreitung des Samen. Je nach Fruchtform erfolgt die Verbreitung hauptsächlich durch den Wind, Regen oder durch Tiere. Der Ahorn beispielsweise bildet Früchte, die wie Fallschirme bzw. Propeller wirken und die Verbreitung der Samen durch den Wind erleichtern. Andere Bäume entwickeln genießbare Früchte, welche von Tieren aufgenommen werden. Die Tiere verdauen nur das Fruchtfleisch, sodass der Samen unbeschädigt den Darm verlassen kann. Der Samen kann von den Säugetieren und Vögeln weit entfernt von den Orten wieder ausgeschieden werden, an denen er über die Nahrung aufgenommen wird.[34]

Gemäß ihrer Entwicklung und Morphologie werden Früchte in verschiedene Typen unterteilt: Einzelfrucht, Sammelfrucht, Fruchtstand. Man spricht von einer Einzelfrucht, wenn eine Frucht von einem einzigen Fruchtknoten abstammt. Hier unterscheidet man einerseits verschiedene Schließfrüchte wie Beeren, Steinfrüchte, Apfelfrüchte und Nüsse und andererseits Streufrüchte wie Hülsenfrüchte.

Eine Sammelfrucht resultiert aus einer einzelnen Blüte mit mehreren separaten Fruchtblättern. Ein Fruchtstand entwickelt sich aus einer Blüteninfloreszenz, wobei die Wände der vielen Fruchtknoten anschwellen und miteinander verschmelzen.[35] Da aber Kapseln, Hülsen, Nüsse, Steinfrüchte, Beeren, Apfelfrüchte zu den häufigsten vorkommenden Fruchtarten unserer Holzgewächse zählen,[36] werden die Sammelfrucht und der Fruchtstand nicht genauer beleuchtet.

Eine Kapsel, meist viele Samen einschließend, ist trockenhäutig und springt in Längsspalten oder in anderer Weise auf. Man findet diese Frucht beispielsweise bei Weiden und Pappeln.

Eine Hülse, zum Beispiel bei der Robinie auftretend, ist trocken, länglich und springt in 2 Nähten auf.

Eine Nuss gilt als hartschalig und nicht aufspringend. Die Steinfrucht ist saftig, mit holzigem, meist einsamigem Steinkern. Man findet sie zum Beispiel bei Steinobst und beim Walnussbaum.

Die Beere ist saftig und besteht meist aus mehreren Samen. Sie springt nie auf.

Die Apfelfrucht ist eine fleischige, mehrfächerige Scheinfrucht, bei der an der Entstehung der saftigen Fruchthülle der Blütenboden teilgenommen hat. Die eigentliche Frucht ist das die Samen einschließende Kernhaus oder der Steinkern im Innern der Apfelfrucht. Obwohl der Zapfen bei Nadelhölzern den Samenstand darstellt, bildet der Zapfen bei Birken einen Fruchtstand.[37]

2.3 Der Verlauf von Wachstum und Entwicklung bei Laubbäumen

Im Folgenden wird der Verlauf des Pflanzenwachstums betrachtet, nachdem sich Spross- und Wurzelsystem herausgebildet haben. Die frühen Stadien von Wachstum und Entwicklung, die Samenkeimung und Erscheinen des Keimlings, werden nicht genauer behandelt. Der irreversible Zuwachs an Masse, der sich aus Zellteilung und Zellstreckung ergibt, wird als Wachstum bezeichnet. „Als Entwicklung definiert man die Summe all der Veränderungen, die den Körper eines Organismus fortschreitend ausformen.“[38]

Bäume gehören zu den mehrjährigen, ausdauernden Pflanzen. Da Pflanzen in ihren Wachstumsregionen fortdauernd embryonale Gewebe, auch Meristeme genannt,beibehalten, sind sie Zeit ihres Lebens zu unbeschränkten Wachstum befähigt.

Meristeme erzeugen Zellen für neue Pflanzenorgane und bleiben lebenslang aktiv. Apikalmeristeme verlängern Sprossachse und Wurzel durch Primärwachstum. Laterale Meristeme vergrößern den Umfang von Holzgewächsen durch sekundäres Dickenwachstum. Primär- und Sekundärwachstum finden gleichzeitig, aber in verschiedenen Bereichen eines Sprosses statt.

Der primäre Pflanzenkörper entsteht durch Primärwachstum, wobei Apikalmeristeme Wurzeln und Sprosse verlängern. Diese bilden Zellen, die sich kontinuierlich als meristematische Zellen des Protoderms, des Procambiums und des Grundmeristems teilen. Aus diesen primären Meristemen entstehen die Abschluss-, Leit- und Grundgewebe des primären Pflanzenkörpers.

Im Spross befindet sich das Apikalmeristem in der Endknospe. Aus ihm entstehen serienmäßige Module von Internodien und Blatt tragenden Knoten.

Das Apikalmeristem der Wurzel befindet sich in der Nähe der Spitze, wobei es die Wurzelhaube regeneriert und die primären Meristeme bildet.

Bei dem sekundären Dickenwachstum, welches bei Sprossachsen und Wurzeln, aber nicht bei Blättern der meisten Dikotylen vorkommt, erweitern laterale Meristeme den Umfang des Pflanzenkörpers, indem sie sekundäres Leitgewebe und Periderm bilden.

Zwei laterale Meristeme spielen eine Rolle: das Cambium und das Korkcambium. Das Cambium bildet sekundäres Xylem, das Holz, und sekundäres Phloem, der Bast. Das Korkcambium ersetzt die Epidermis und bringt eine widerstandsfähige, dicke Schutzschicht für Sprossachse und Wurzel hervor.

Zunächst wird auf das sekundäre Dickenwachstum der Sprossachse genauer eingegangen. Im jüngsten Teil der Sprossachse befindet sich der primäre Pflanzenkörper, der vom Apikalmeristem während des Primärwachstums gebildet wird. Es beginnt die Entwicklung des (Leitgewebe-)Cambium. Der früher im Jahr gebildete Teil der Sprossachse hat bereits mit dem Sekundärwachstum begonnen, während sich diese durch Primärwachstum weiter verlängert. Der Bereich der Sprossachse nimmt beim sekundären Wachstum an Umfang zu, da die Cambiumzellen innerhalb der Leitbündel nach innen sekundäres Xylem sowie nach außen sekundäres Phloem abgeben. Es entstehen die Xylem- und Phloemstrahlen. Während sich der Durchmesser des Cambiums vergrößert, können sekundäres und andere Gewebe außerhalb des Cambiums mit dieser Ausdehnung nicht Schritt halten, da sich diese Zellen nicht länger teilen. Aus Parenchymzellen in der Rinde der Sprossachse entwickelt sich das Korkcambium, einem zweiten lateralen Meristem. Dieses bildet Korkzellen, welche die Epidermis als Schutzmantel auf der Stammoberfläche ersetzen. Das Cambium trägt im zweiten Jahr weiter zum sekundären Xylem und Phloem bei. Auch das Korkcambium bildet weiter Kork. Während der Stammumfang weiter zunimmt, zerreißen die äußersten Gewebeschichten außerhalb der Korkschicht und schilfern vom Stamm ab. Das Korkcambium bildet sich in immer tieferen Schichten der Rinde neu. Sobald von den primären Phloemschichten nichts mehr übrig ist, entwickelt sich das Korkcambium aus Parenchymzellen des sekundären Phloems. Die Epidermis, wurde durch das Abschlussgewebe des sekundären Pflanzenkörpers, dem Periderm, ersetzt. Dieses besteht aus dem zentralen Korkcambium, dem inneren Phelloderm und dem äußeren Kork. Aus vielen, von immer tiefer angelegten Korkcambien gebildeten Korkschichten entsteht die Borke. Alle Schichten, die außerhalb des (Leitgewebe-)Cambiums liegen, bilden die sekundäre Rinde.[39]

Auch die Wurzel weist ein sekundäres Dickenwachstum auf, wobei das Cambium sich innerhalb des Zentralzylinders bildet und auf seiner Innenseite sekundäres Xylem und auf seiner Außenseite sekundäres Phloem bildet. Der Zentralzylinder nimmt an Umfang zu, woraufhin Wurzelrinde und Epidermis reißen und abgestoßen werden. Vom Pericycel des Zentralzylinders entwickelt sich ein Korkcambium, welches Peridermzellen abgibt. Diese werden zum sekundären Abschlussgewebe und sind im Gegensatz zur primären Epidermis der jüngeren Wurzel wasserundurchlässig. Somit können nur die jüngeren Wurzeln Wasser und Ionen aus dem Boden absorbieren. Die älteren Wurzelbereiche mit sekundärem Dickenwachstum dienen hauptsächlich der Verankerung der Pflanze und der Transport von Wasser und gelösten Substanzen zwischen den jüngeren Wurzeln und dem Spross-System. Unter Bildung von Jahresringen im sekundären Xylem verholzt die Wurzel zunehmend. Eine dicke, feste sekundäre Rinde bildet sich durch die Gewebe außerhalb des Cambium. Als Abschlussgewebe bildet sich eine Borke, die durch die Gewebe außerhalb des innersten, aktiven Korkcambiums entsteht. Nach ausgedehntem sekundärem Dickenwachstum sehen sich alte Sprossachsen und Wurzeln sehr ähnlich.[40]

2.4 Die jährlichen Lebenszyklen von Laubbäumen

Unsere Laubbäume sind temperat-humiden und borealen Klimabedingungen ausgesetzt. Die Lebensabläufe der Bäume sind „genetisch fixiert, werden phytohormonell koordiniert und können [...] durch Umwelteinflüsse modifiziert werden.“[41] Des Weiteren werden die Lebenszyklen der Laubbäume durch die Jahreszeiten mit dem jeweiligen Stand der Sonne bestimmt. Die Pflanzen verfügen über eine „innere Uhr“ der physiologischen Abläufe, „welche bei den Gehölzen gegenüber den Umweltabläufen etwas vorgeht, um auf klimatische Schwankungen flexibel reagieren zu können.“[42] Die jährlichen Lebenszyklen werden in Mobilisierungs-, Wachstums-, Depositions- und Ruhephase unterteilt.

Sobald die Temperaturen +10° C übersteigen, bei humiden Klimabedingungen schon Anfang März, beginnt die frühjahrszeitliche Mobilisierungsphase, welche sich in der enzymatischen Aktivierung der Stärkereserven in den lebenden Parenchymzellen der Holzstrahlen und den die Leitbahn begleitenden Parenchymzellen äußert. Neben einem schlagartigen Anstieg der osmotischen Werte in den Wasserleitbahnen, beginnen die Wurzeln wieder mit der Aufnahme von Wasser.[43]

Mit dem Austreiben der Triebe aus den Knospen und der folgenden Entfaltung der Blätter, wobei in ihren Achseln oft schon die jungen Knospenprimodien für den nächstjährigen Austrieb angelegt sind, beginnt Ende April bzw. Anfang Mai die Wachstumsphase.[44]

Die von den Blättern in der Photosynthese gebildeten Kohlenhydrate werden während der Wachstumsphase zunächst in den Zuwachs eingebracht. „Erst nach Abschluss des Höhen- und Dickenwachstums entstehen Überschüsse, welche in der Depositionsphase in die Ausbildung von Früchten und Samen gesteckt oder in Speichergewebe des Stammes und vor allem in die Wurzel abtransportiert und dort in Form der Stärke und Fette deponiert werden.“[45] In dieser Zeit wachsen die Wurzeln noch weiter und die Samen der Frühjahrsblüher, wie z. B. bei der Pappel, der Weide und dem Ahorn, werden teilweise noch mit vorjährigen Reserven ausgebildet, wobei diese von der Mutterpflanze jedoch wenige Nährstoffreserven mitbekommen und in der Regel noch im gleichen Jahr auskeimen müssen. Auch die Mykorrhizapilze, die sich mit den Bäumen vergesellschaftet haben, profitieren nun von den Nährstoffüberschüssen des Wirtsbaumes. In dieser Zeit bilden sie ihre Fruchtkörper mit den Verbreitungssporen aus.[46]

[...]


[1] Meyers Taschenlexikon Bd. 1, S. 322 f

[2] Meyers Taschenlexikon Bd. 4, S. 336 f

[3] Vgl. Meyers Taschenlexikon Bd. 6, S. 30

[4] Vgl. Campbell, S. 712

[5] Vgl. Campbell, S. 700

[6] Vgl. Strasburger, S. 186

[7] Campbell, S. 882

[8] Campbell, S. 882

[9] Vgl. Campbell, S. 882

[10] Vgl. Strasburger, S. 209

[11] Strasburger, S. 210

[12] Vgl. Böhlmann, S. 133

[13] Strasburger, S. 210

[14] Strasburger, S. 214

[15] Strasburger, S. 214

[16] Vgl. Strasburger, S. 214

[17] Strasburger, S. 535

[18] Vgl. Franke, S. 18 f

[19] Vgl. Strasburger, S. 196

[20] Vgl. Amann, S. 9

[21] Strasburger, S. 197

[22] Vgl. Strasburger, S. 197

[23] Amann, S. 7

[24] Vgl. Spohn, S. 1

[25] Amann, S. 7

[26] Vgl. Amann, S. 7

[27] Vgl. Spohn, S. 1

[28] Strasburger, S. 199

[29] Vgl. Spohn, S. 1

[30] Vgl. Amann, S. 7

[31] Vgl. Franke, S. 19

[32] Böhlmann, S. 271

[33] Vgl. Campbell, S. 940 f

[34] Vgl. Campbell, S. 722 f

[35] Vgl. Campbell, S. 723

[36] Vgl. Amann, S. 11

[37] Vgl. Amann, S. 11

[38] Vgl. Campbell, S. 872

[39] Vgl. Campbell, S. 879 f

[40] Vgl. Campbell, S. 882

[41] Böhlmann, S. 100

[42] Böhlmann, S. 100

[43] Vgl. Böhlmann, S. 100

[44] Vgl. Böhlmann, S. 101

[45] Böhlmann, S. 101

[46] Vgl. Böhlmann, S. 101

Details

Seiten
77
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783668318519
ISBN (Buch)
9783668318526
Dateigröße
1.5 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v212513
Institution / Hochschule
Universität Paderborn
Note
1,1
Schlagworte
heimische laubbäume sachunterricht fachlicher didaktischer hintergrund umsetzungsvorschläge

Autor

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Titel: Heimische Laubbäume im Sachunterricht. Fachlicher und Didaktischer Hintergrund sowie Umsetzungsvorschläge