Wasserspeicherkapazität messen

Anhand des Versuchsaufbaus wird ein Regenereignis auf jeweils bewachsenem, offenem und versiegeltem Boden nachgeahmt. Auf diese Weise werden Bodenerosion und die Wirkung von Pflanzen veranschaulicht. Zudem wird der unterschiedliche Effekt von Regen auf den Boden hinsichtlich Versiegelungsgrad und Bodenvitalität hervorgehoben.

LERNZIELE

Die Schülerinnen* bzw. Schüler* können:

positive Effekte von Pflanzen für das Mikroklima, die Luftqualität, den Boden und Wasserkreislauf benennen und begründen
Zusammenhänge ableiten – auch im Hinblick auf den Klimawandel
das Experiment zur Wasserspeicherkapazität nach Anleitung durchführen, die Beobachtungen dokumentieren und auswerten
die gewonnenen Erkenntnisse auf die Gestaltung des Schulumfeldes anwenden.

Hintergrundinformationen

Unterrichtsfächer: Biologie und Umweltkunde, Physik, Chemie, Technisches Werken

Benötigte Materialien: 3 leere 2-l-PET-Flaschen, Wasser, Schere, lose Erde, Rasenziegel, Stützen, drei Schalen (Fassungsvermögen mindestens 1 l), drei Messbecher (Fassungsvermögen mindestens 0,5 l), Etiketten, Stift

Räumlichkeiten/Ausstattung der Räume: eigenes Klassenzimmer

Ideal für: gesamte Klasse oder Kleingruppen (zum Vorbereiten und gemeinsamen Protokollieren)

Zeitbedarf: ca. 1 Unterrichtseinheit (kann erweitert werden zum Beispiel für Vorbereitungen)

Vorbereitung

Für den Versuch wird eine geeignete Halterung für die drei PET-Flaschen benötigt, die vorab angefertigt werden sollte. Ideenfindung, Entwurf und Bau können im Werkunterricht stattfinden.
Zusätzlich werden die drei PET-Flaschen nahe dem Flaschenhals längs aufgeschnitten und eine große Fläche herausgeschnitten (längs halbiert), siehe Abbildung unten. Dies kann auch in der Klasse zu Beginn der Übung vorbereitet werden.
Entnehmen Sie die Erde und den Rasenziegel erst kurz vor dem Versuch frisch.

Arbeitsschritte im Unterricht

Besprechen Sie einleitend das Thema der positiven Effekte von Pflanzen mit der Klasse. Hierbei können folgende Ausgangsfragen erörtert werden: Welchen Nutzen haben Pflanzen für uns Menschen? Wie könnten wir in der Schule von Pflanzen profitieren?
In eine der vorbereiteten PET-Flaschen wird lose Erde gefüllt und etwas angedrückt, in eine andere wird der Rasenziegel eingedrückt, die dritte Flasche bleibt leer.
Die Flaschen werden mithilfe der Stützen so positioniert, dass sie leicht geneigt sind und die Öffnung nach unten zeigt (siehe Abbildung). Unter jede Flaschenöffnung wird eine Schale gestellt. Jeder Messbecher wird mit einem halben Liter Wasser befüllt. Die Flaschen bzw. die Schalen werden wie folgt beschriftet:
- Leere Flasche = versiegelter Boden (z. B. Asphalt)
- Flasche gefüllt mit loser Erde = nicht bewachsener, ungeschützter Boden (z. B. abgeernteter Acker)
- Flasche gefüllt mit Rasenziegel = bewachsener, geschützter Boden (z. B. Wiese)
Drei Schülerinnen* bzw. Schüler* gießen den Inhalt je eines Messbechers auf je eine der Versuchsflächen (möglichst mit gleicher Geschwindigkeit und aus gleicher Höhe). Die Klasse beobachtet den Vorgang.
Diskutieren Sie mit der Klasse deren Beobachtungen.
- Wo ist das Wasser am schnellsten oder langsamsten abgeflossen?
- In welcher Flasche wurde mehr Erde ausgespült? Wieso ist das so?
- Welche Bedeutung hat das für den Menschen hinsichtlich Naturgefahren (Schlammlawinen, Hochwasser)?
- Was kann man tun, um den Boden vor Erosion zu schützen?
- Welche Wirkung haben die Pflanzen?
- Welches Wasser wäre trinkbar und warum?