Die folgende Unterrichtsstunde kann sich auf den menschlichen oder einen anderen Fötus (z. B. eines Pferdes) beziehen.
Kenntnisse über den Blutkreislauf werden vorausgesetzt:
http://biologie-unterricht.de/lunge/index.html
Alle Tiere entwickeln sich aus einem befruchteten Ei. Alle Eier, außer den Eizellen der Säugetiere, enthalten die Anlage für das Tier und die für das Wachstum notwendigen Nährstoffe.
Für jede Art besteht die Notwendigkeit einer Balance zwischen dem Investment des weiblichen Tieres (Eizahl, Eigröße, Brutpflege) und der Überlebensrate der Nachkommen.
Beispiel unter: http://biologie-unterricht.de/bromelien/bromel.htm
Die Entwicklung der befruchteten Eizelle in der Gebärmutter bringt Vorteile (besserer Schutz vor Feinden, bessere Versorgung mit Nährstoffen und vor allem Sauerstoff, höhere und gleichmäßige Temperatur); es gibt aber auch Nachteile – d.h. es ist wieder eine Balance notwendig. Die Probleme sollen am Beispiel einer Schwangerschaft erläutert werden.
Ist die Versorgungslage schlecht, so kann eine Schwangerschaft den Körper der Frau in der Wachstumsphase des Fötus überfordern und schädigen. Bei der Frau können z. B. Zähne und Knochen beeinträchtigt werden, das Kind kann im Wachstum zurückbleiben und mit Untergewicht zur Welt kommen. Es ist deshalb von Vorteil, dass der weibliche Zyklus so geregelt ist, dass nur ab einem bestimmten Verhältnis von Körperfettmenge zu Muskelmasse Eizellen gebildet werden.
Vergleiche: http://biologie-unterricht.de/evolmensch/kausal.html
Steht ausreichend Nahrung zur Verfügung, so kann sich der Fötus optimal entwickeln und wachsen. Jetzt wird der Körper der Mutter durch die Größe und das Gewicht des Fötus mechanisch belastet (Wirbelsäule) und in der Bewegungsfähigkeit (Urmenschengruppen, Nomaden) eingeschränkt. Auch im Hinblick auf den Geburtsvorgang muss eine Balance zwischen Entwicklungszustand des Kindes (Überlebensfähigkeit) und den Belastungen und Gefahren für die Mutter bei dem Geburtsvorgang gefunden werden. Dieser Problemkreis wurde durch Adolf Portmann ausführlich untersucht. Der Mensch kommt als "sekundärer Nesthocker" auf die Welt. Er ist noch unselbständig und auf Pflege und Fürsorge angewiesen.
Näheres zu „Tragling“ unter: http://bernhard-hassenstein.de/literatur_online/Tragling
Beobachtet man das Leben von Pferden in der Herde und denkt an die Lebensweise von Zebras in der Serengeti, so stellt sich die Frage, wie der Fötus eines trächtigen Tieres eine schnelle Flucht und die damit verbundenen Erschütterungen übersteht.
Nachdem man in einem Unterrichtsgespräch die Fragestellung entwickelt hat, kann das folgende Funktionsmodell vorgestellt werden.
Die Versuche, das Ei zu zerbrechen, sind eindrucksvoll und überzeugend. Die abgeschlossene Wassermenge bremst die Bewegungen des Eies stark ab (auch das Laufen in brusthohem Wasser zeigt die Bremswirkung).
Die Ergebnisse werden in einer Skizze an der Tafel zusammengefasst; den Beschriftungen des Funktionsmodells werden die Entsprechungen (Ei – Fötus usw.) angefügt.
Das Gehirn ist auf ähnliche Weise geschützt (Hirnhäute, Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit) – in diesem Zusammenhang kann man auch die Bedeutung der Flüssigkeitsmenge (das Verhältnis ändert sich im Laufe der Entwicklung des Fötus) diskutieren.
Die Versorgung des sich entwickelnden Embryos und des wachsenden Fötus kann erst besprochen werden, wenn der Aufbau der Plazenta („Mutterkuchen“) untersucht wurde: Struktur vor Funktion
Die Nabelschnur enthält drei Blutgefäße. In zwei Blutgefässen fließt blaues Blut (sauerstoffarm, kohlendioxidreich, reich an Abfallstoffen) in Richtung Plazenta und in einer Ader fließt rotes Blut (sauerstoffreich, kohlendioxidarm, nährstoffreich) zum Fötus zurück.
Verfolgt man den Verlauf der kindlichen Blutgefässe, so sieht man, dass sie in kleinen „Bäumchen“ enden und dort umkehren. Der Blutkreislauf des Kindes ist (selbstverständlich) geschlossen.
Die bäumchenartigen Kapillaren des Kindes werden vom mütterlichen Blut umspült. Das muss der Ort der verschiedenen Austauschvorgänge sein. Es stellt sich die Frage, wie man sich diese Austauschvorgänge durch eine „Wand“ vorstellen kann.
Mit Hilfe des folgenden Bildes kann man auch schon in Klassenstufe 5 bzw. 6 Vorstellungen zu den Eigenschaften von Membranen (nicht zur Funktionsweise der Poren) erarbeiten.
Der Lehrer erläutert den Aufbau des Käfigs – die Kinder stellen dann von selbst Fragen.
Das Kaninchen sitzt in einem Käfig mit unterschiedlichen Wänden. Fünf Wände bestehen aus Plexiglas, die Vorderfront wird durch eine dünne Teflonmembran gebildet. Der Käfig ist untergetaucht; in dem den Käfig umgebenden Wasser schwimmen Goldfische. Es gibt keinen Trick.
Warum erstickt das Kaninchen nicht?
Woher erhalten die Goldfische den Sauerstoff?
Für welche Stoffe muss die dünne Teflonmembran durchlässig sein?
Für welche Stoffe darf die Teflonmembran nicht durchlässig sein?
Warum ist eine ganz dünne Membran notwendig?
Warum ist es wichtig, dass die Teflonfläche relativ groß und das Kaninchen klein ist?
Warum kann man nicht eine entsprechende Tauchglocke für Menschen bauen?
Eine Skizze wird von der Tafel in das Heft übertragen und von den Kindern beschriftet. Wenn es noch nicht im Laufe des Unterrichtsgespräches klar wurde, wird jetzt geklärt, was dieser Käfig mit der Teflonmembran zur Beantwortung der Ausgangsfrage beiträgt.
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Wasser – mütterliches Blut mit Sauerstoffteilchen Kaninchen – Fötus Luft im Käfig – Nabelschnurblut des Fötus (Übermittlungsmedium) Teflonmembran – Austauschfläche zwischen „Bäumchen“ und „Blutsee“
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Für alle Lebewesen als „offene Systeme“ haben selektive Grenzflächen (offen und doch abgegrenzt) eine große Bedeutung:
geschlossener Blutkreislauf, Versorgung der Organe
Gasaustausch in der Lunge
Nährstoffaufnahme Dünndarm
aus: http://biologie-unterricht.de/traub.htm
Im Zusammenhang mit dieser Unterrichtsstunde kann man auch auf die unterschiedlichen Begriffe eingehen, die auf die Sonderstellung des Menschen zurückgehen.
| schwanger | trächtig |
| Schwangerschaft | Tragzeit |
| Geburt | Wurf |
| zur Welt bringen | werfen |
s
Februar 2011
© B.Bossert