Der Boden als Teil des Ökosystems Wald am Beispiel des Rumbecker Holzes

Ein fächerverbindendes Schulprojekt der Fächer Biologie, Chemie und Geografie

Von Heinrich Blana und Mechthild Voß

Wald ist im Umfeld des Franz-Stock-Gymnasiums etwas Normales. Ein Unterrichtsgang während des Biologieunterrichts in das benachbarte Rumbecker Holz mit Arbeitsaufträgen zur Erkundung der Lebensweise einzelner Pflanzen oder Tierarten und zu ihren Standort-Abhängigkeiten wird als motivierendes Element des Unterrichts geschätzt. Doch bleibt dabei der Blick auf den Wald meist auf den begehbaren oberirdischen Bereich des Walds, den „bekannten“ Lebensraum Wald beschränkt. Es war das zentrale Ziel des Schulprojekts „Waldboden“, mit und für die Schülerinnen und Schülern den unterirdischen Teil ihres Schulwalds in den Blick zu nehmen und die besondere Bedeutung des meist unbeachteten Bodens für die Existenz des Waldes durch praktische Untersuchungsergebnisse bewusst zu machen. Die Jugendlichen sollten und sollen anhand schuleigener Messdaten ableiten und erkennen können, dass ein Wald als komplexes Ökosystem nicht nur Bäume, Sträucher und Kräuter umfasst und bei der Laubschicht und dem Totholz aufhört, sondern dass das Ökosystem Wald eine „Unterwelt“ besitzt, die in einem komplexen Beziehungsgeflecht entscheidend zum Wohl des Waldes beiträgt (s. Abbildung 1).

Abbildung 1: Vertikale Zonierung eines Walds

Das Projekt wurde im Wesentlichen in den Jahren 1996 bis 2000 durchgeführt. Im Chemieunterricht der Jahrgangsstufe 7 wurden mit den Schülergruppen lehrplanorientierte Inhalte und Methoden an Beispielen des Bodens geschult, wie Stoffgemische, Aggregatzustände und Trennverfahren. In der Mittelstufe wurden anhand des Ionengehalts im Bodenwasser u.a. Leitwert, Ionenaustauschwirkung und pH-Wert untersucht. Inhaltlich tiefer gehende und methodisch anspruchsvollere Untersuchungen wie Bodenart-Bestimmung mittels Sieb- und Pipett-Analyse oder photometrische Messungen wurden durch Schüler der Oberstufe im Rahmen von Projekttagen, Chemiepraktika und Facharbeiten durchgeführt. Die ausführliche Darstellung der Methodik der chemischen Bodenuntersuchungen im Rahmen des Schulprojekts sowie die unterrichtliche Einordung der Inhalte der praktischen Arbeiten, der Messverfahren und -ergebnisse wurden von M. Voß gesondert veröffentlicht (VOSS 2008, 2010).  

Um für verschiedene Aspekte der Bodenverhältnisse auf der Untersuchungsfläche „Rumbecker Holz“ verlässliches Basis-Datenmaterial zu Unterrichtszwecken zu bekommen, wurde das Bodenprojekt in Kooperation mit außerschulischen Institutionen und Fachbetrieben durchgeführt, die sich hierfür sehr offen zeigten. Besonders die praktische Einführung vor Ort durch Mitarbeiter des GEOLOGISCHEN LANDESAMTS in Krefeld (heute GEOLOGISCHER DIENST) in die genaue Bodenprofil-Ansprache und die Bestimmung der Kationen-Konzentrationen entlang der Profile, aber auch die fortwährende fachliche Begleitung war für die hinsichtlich der Bodenkunde noch unerfahrenen Lehrkräfte hilfreich. Vom Abwasserlabor des RUHRVERBANDS in Arnsberg wurden geeignete chemische Analysemethoden für die Schule und deren Handhabung und Umsetzung im Unterricht zur Verfügung gestellt. Bei der genauen Bestimmung der Nitrat- und Ammonium-Konzentrationen war die Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt NRW (LUFA) in Münster sowie das Labor der Firma PERSTORP in Arnsberg behilflich. Bei der Bestimmung des Gesamt-Stickstoffgehalts half das Labor der Firma PFLEIDERER in Arnsberg. Auch das Praktikum der Schülerinnen und Schüler des Leistungskurses Chemie war das Praktikum bei der Firma SCHERING in Bergkamen brachte gute Ergebnisse bezüglich Bodenfeuchte, Boden-pH-Wert und besonders bei der Bestimmung des Gesamtstickstoff-Gehalts durch den Kjeldahl-Aufschluss. Wir bedanken uns bei den Fachinstituten und Firmen für ihre Aufgeschlossenheit gegenüber dem Schulprojekt „Waldboden“ und für ihre fachliche Hilfe bei der Bereitstellung von Messdaten zur Nutzung im Unterricht. Hilfreich war auch der Gedankenaustausch zu Messverfahren und Messergebnissen bezüglich des Bodens mit dem ARBEITSKREIS KAPPENBERG, Münster, der praktische Verbesserungen vorschlug sowie eigene Geräte und Chemikalien zur Verfügung stellte. Wir bedanken uns bei den Fachinstituten und Firmen für ihre fachliche Beratung und ihre Hilfe bei der Bereitstellung von Messdaten zur Nutzung im Unterricht.

Für die fachlichen Erläuterungen in den einzelnen Kapiteln wurde auf folgende Grundlagenwerke zur Bodenkunde und Standortlehre zurückgegriffen: BARTSCH u. RÖHRIG 2016, BLUM 2012, GISI et.al. 1997, HAIDER 1996, POTT u. HÜPPE 2007, REHFUESS 1990, ROWELL 1997, SCHEFFER/SCHACHTSCHNABEL 1998, STAHR et.al. 2012.

Das Schulprojekt „Waldboden“ wurde von Anfang an in Verbindung mit dem Schulprojekt „Pflanzenverbreitung“ durchgeführt, um Ergebnisse der Bodenuntersuchungen auch für Fragestellungen zur Standortabhängigkeit der Bäume, Sträucher und Kräuter im Rumbecker Holz von Bodenfaktoren nutzen zu können. Dadurch konnten vertiefende Schulumfeld bezogene Materialien zum Thema „Ökosystem Wald“ erstellt werden.

Die Darstellung des Schulprojekts "Waldboden"umfasst vier Teile:

Zielsetzung des Projekts
Kurze allgemeine Darstellung "Der Boden als Naturkörper"
Dokumentation der einzelnen Projektergebnisse mit Erläuterungen
Literatur- und Bildquellen
Abbildung 2: Zunächst lernen die Lehrer
Abbildung 3: Anschließend lernen die Schüler