Leichtbauweise der Vögel

Ausgehend von den drei Einzelbildern kann man überlegen, welches Tier am "schwersten" ist.

Der Biologieunterricht, soll er nicht an der Oberfläche bleiben, greift oft auf den zukünftigen Physik- oder Chemieunterricht vor. Die Hälfte (!) des Biologieunterrichts der Sekundarstufe I findet nach den Hessischen Stundentafeln in einer Zeit (5. und 6. Klasse) statt, in der i.d.R. kein anderer naturwissenschaftlicher Unterricht angeboten wird.

Definiert man "geht unter" als "schwer" und "schwimmt oben" als "leicht", so ist überraschenderweise das Nilpferd "leichter" als die Fische. Am "leichtesten" ist der Haubentaucher, der sogar noch Jungtiere auf dem Rücken trägt. (Vertiefungsmöglichkeit: a) "Nilpferd im Mixer" b) leichtbau.pdf 84 KB)

Jedes Kind hat schon eine schwimmende Ente gesehen. Wasservögel verdeutlichen eindrucksvoll, wie leicht Vögel sind. Ihr Tiefgang ist nicht viel größer als der eines Badeentchens – und das ist mit Luft gefüllt!

   

Wie kann man sich diese extreme Leichtbauweise erklären?

Nun muss man Vögel genauer ansehen und untersuchen.

1. Federleicht

Die Federn sind sprichwörtlich leicht. Man schraffiert die Federn auf der folgenden Abbildung einer Taube blau. Ein großer Teil des Tieres besteht aus den Federn und der zwischen ihnen eingeschossenen Luft.

(Druckvorlage)

2. Innerer Bau

Die Fotographien zeigen viele Besonderheiten des Vogelbauplans, die zu der Verringerung des Gewichts beitragen.

a. Luftsäcke

Räume zwischen den Organen sind mit Luftsäcken ausgefüllt. Bei uns befindet sich dort Fettgewebe. Nun kehrt man zu dem Arbeitsblatt zurück und schraffiert die im Körper befindlichen Luftsäcke auch blau. Dabei ...

b. Hohle Knochen

... fällt den Kindern auf, dass die Luftsäckchen auch zwischen die Halswirbel reichen. Zur weiteren Untersuchung kann man Hühnerknochen quer und längs aufsägen (kleine Eisensäge) und mit einer Balkenwaage prüfen lassen, wie viele Hühnerknochen nötig sind, um einen Säugetierknochen aufzuwiegen.

Nachtrag

Es ist also erlaubt, auch alle Knochen des Tieres zu schraffieren.

Setzt man auf dem Arbeitsblatt "blau schraffiert" mit "Luft" bzw. "großem Luftanteil" gleich, so stellt man überrascht fest, dass ein großer Teil des Tieres Luft ist (Badeentchen!).

Vogelköpfe / -schädel sind auffallend klein.

Der folgende Vergleich eines Schnitts durch die Schädeldecke eines Kauzes mit Verpackungsmaterial führt von der Leichtbauweise zur Bionik.

   

c. Der Magen

Vögel besitzen keine Zähne. Das Huhn verschluckt unzerkleinerte Körner. Durch Befühlen / Druck auf trockene Maiskörner können die Kinder sich überzeugen, dass es sich um eine "harte Nuss" handelt.

Die stufenweise Präparation des Magens zeigt Füllung, das ausgeschiedene Sekret, das auf der Innenfläche zu einer harten Haut wurde und den eigentlichen Muskelmagen. Absichtlich verschluckte Steine ("Zähne") verstärken die Reib- und Kauwirkung des Magens. Truthähne können in ihrem Magen Glasmurmeln zu Staub zermahlen.

Ein Rind (Deutsche Schwarzbunte) wiegt 600 kg. In den Pansen (ein Magen der Kuh) passen 75 kg Futter und Verdauungssäfte.

Ein Haushuhn wird mit etwa 1500 g Körpergewicht geschlachtet. 17 Hühnermägen wiegen 245 g.

Ein Überschlagsrechnung macht deutlich, wie klein der Hühnermagen ist. Dadurch ist er leicht und es kann auch kein großes Füllgewicht hinzukommen.

Diesem Vorteil steht der Nachteil gegenüber, dass im Magen kein großer Vorrat gesammelt werden kann. – Gefahren für kleine Vögel, besonders im Winter.

Eine Kohlmeise wiegt etwa 17g. Beobachtet man den Vogel einen Tag lang beim Fressen, so stellt man fest, dass alle Nahrung zusammen etwa 17g wiegt. (- Die Wahrscheinlichkeit von Vogelkot getroffen zu werden ist groß!)

d. Der Kropf

Beim Huhn (Enten, Tauben, Finken, Greifvögeln, Papageien) findet man eine abgegrenzte Erweiterung der Speiseröhre, einen Kropf. (Bei einigen Fischfressern kann sich die ganze Speiseröhre stark erweitern.) Hier kann das Tier Futter ansammeln, wenn der Magen noch gefüllt ist und es erweichen. Der Kropf besitzt also zwei Funktionen. Bei Hühnern findet man den Kropf auch gefüllt, wenn der Magen leer ist.

Eine denkbare direkte Magenvergrößerung hätte den Vorteil der möglichen größeren Vorratshaltung – als Nachteil müsste aber sicher eine wesentlich schlechtere Kaufarbeit in Kauf genommen werden. (Der Straußenmagen ist U-förmig.)

e. Die Eier

Eine Zwergfledermaus wiegt 6 g. Sie bringt ein Jungtier pro Jahr zur Welt, das 1,5 g wiegt.

Eine Amsel wiegt 90 g. Das Gelege besteht aus 5 Eiern. Ein Ei wiegt 8 g.

Ein Schwanzmeisenweibchen wiegt etwa 8,5g. Elf Eier der Meise (so groß ist ein Gelege) wiegen etwa 9,4g.

Eine Überschlagsrechnung zeigt, dass "Eier im Nest ablegen" ein sehr großer Beitrag zur Leichtbauweise ist.

f. Das Herz

Untersuchung von Hühnerherzen aus dem Geflügelgeschäft. Jedes Kind / jede Zweiergruppe erhält auf einem Stück Zeitungspapier ein Hühnerherz, eine Pinzette und eine Präpariernadel. Die Kinder sind also nicht gezwungen, das Herz anzufassen.

Die Schülerinnen und Schüler sind über die "Größe" erstaunt. Das Modell eines Huhnes (Maßstab 1:1) ist hilfreich.

Das Herz wird zuerst von außen genau untersucht. Manchmal sind noch die Ansätze der relativ großen Blutgefäße zu sehen.

Inzwischen geht die Lehrerin / der Lehrer herum und trennt die Herzen mit einer Rasierklinge etwas oberhalb der Mitte quer durch. Die Kinder untersuchen das Innere. Die dünnwandige, im Schnitt möndchenförmige rechte Herzkammer ist leichter zu entdecken als die winzige dickwandige linke. Oft muss man die Präpariernadel zu Hilfe nehmen, um das winzige Volumen zu sehen.

Zu den Skizzen des ganzen Herzens (Schnittlinie einzeichnen) und des Schnittbildes mit den beiden ungleichen Kammern im Heft sollten Größenangaben notiert werden.

   

Alle Herzen besitzen dicke Wände (Muskeln). Es ist einsichtig, dass ein kleines Herz wenig wiegt.

20 Hühnerherzen wiegen 185g.

Der Vorteil, aber auch der Nachteil ist offensichtlich. Wie wird der Nachteil ausgeglichen?

Die Untersuchung der "Leichtbauweise" steht am Anfang der Unterrichtseinheit "Vögel". Einzelne Untersuchungsergebnisse (Feder, Eier, ...) bieten Ansatzpunkte für weitere Unterrichtsstunden und könnten / sollten später wieder aufgegriffen werden.