BRENT H. BREITHAUPT

EINFÜHRUNG

Da die Konzepte von Zeit, vergangenem Leben und Fossilien für Kinder oft schwer zu verstehen sind und viele der Nationalparks und Monumente über wichtige paläontologische Ressourcen verfügen, hat das Fossil Butte National Monument einen Leitfaden für den Fossilienunterricht entwickelt, der Lehrern helfen soll, Schülern der zweiten und dritten Klasse diese Prinzipien zu vermitteln. Die folgenden Aktivitäten sind diesem Leitfaden entnommen (Leite, M. B. und Breithaupt, B. H., 1994, Teaching Paleontology in the National Parks and Monuments: A curriculum guide for teachers of the second and third grade levels: National Park Service, Fossil Butte National Monument, Kemmerer, WY 103 S.). Für weitere Informationen zu diesem über den National Park Service vertriebenen Lehrplanleitfaden wenden Sie sich bitte an Ms. Marsha Fagnant, Fossil Butte National Monument, P.O. Box 592, Kemmerer, WY 83101.

ÜBERSICHT

Wie wird ein Lebewesen zu einem Fossil? Die geheimnisvollen Prozesse, durch die Beweise für vergangenes Leben erhalten werden, werden in diesen Übungen erforscht. Indem sie über einige simulierte Sedimentationsprozesse nachdenken und an ihnen teilnehmen, können die Kinder einen Großteil des Geheimnisses hinter Fossilien und Fossilisierung lüften. Diese Übungen führen in das Konzept ein, dass Fossilien Überreste oder Spuren von alten Lebewesen sind. Sie beginnen auch darüber nachzudenken, wie selten die Fossilisation ist.

Zielsetzung: Nach Abschluss dieser Übungen sind die Schüler in der Lage: die Bedeutung von Fossilien für unser Wissen über vergangenes Leben zu beurteilen; die für die Fossilisation notwendigen Bedingungen zu identifizieren; ein mögliches Szenario für die Entstehung von Fossilien zu konstruieren; zu verstehen, wie Organismen an ihre Umwelt angepasst sind; und die Beziehungen zwischen modernen und alten Gemeinschaften und ihrer Umwelt zu verstehen (d.h. Ökologie und Paläoökologie).

AKTIVITÄT I: FOSSILISIERUNG

Botschaft: Nicht alle Teile von Tieren werden versteinert. Es kann sein, dass es nicht möglich ist, einige Details darüber zu erfahren, wie ein altes Tier oder eine Pflanze aussah, weil viele Teile der Anatomie nicht zu Fossilien werden können.
Materialien: Zeichnungen von Pferde- und Stegosaurus-Skeletten. (Abbildungen 1 und 2)
Diskussion: Die Fossilisierung ist ein seltenes Ereignis. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmtes Individuum in den Fossilien erhalten bleibt, ist sehr gering. Einige Organismen haben jedoch aufgrund der Zusammensetzung ihres Skeletts oder ihres Lebensraums bessere Chancen als andere. Dies gilt auch für die verschiedenen Teile von Organismen. Pflanzen und Wirbeltiere (Tiere mit Knochen) zum Beispiel bestehen aus verschiedenen Teilen, die sich nach dem Tod trennen können. Die verschiedenen Teile können durch Strömungen an verschiedene Orte transportiert werden und dort getrennt erhalten bleiben. So könnte ein fossiler Zehenknochen an einem Ort gefunden werden und eine fossile Rippe an einem anderen Ort. Wir könnten annehmen, dass sie von verschiedenen Tieren stammen, obwohl sie in Wirklichkeit von ein und demselben Tier stammen.

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Viele Informationen gehen bei der Fossilisierung verloren. Denken Sie zum Beispiel an ein Wirbeltier (wie uns selbst). Vieles von dem, was wir über unsere eigene Biologie für wichtig halten, befindet sich in den Weichteilen, wie Haut, Haare und innere Organe. Diese Merkmale sind im fossilen Zustand in der Regel nicht bekannt, da in den meisten Fällen nur Knochen und Zähne erhalten sind (in Ausnahmefällen sind auch Weichteile erhalten). Knochen und Zähne sind nicht immer zusammen erhalten. Diese Übung soll die Kinder dazu anregen, über die Qualität der Informationen nachzudenken, die aus den Fossilien stammen.

Vorgehensweise:
1) Nenne Fakten über ein lebendes Tier. Das Skelett eines Pferdes wird hier verwendet, aber es gibt viele andere Möglichkeiten (z.B. Kuh, Hund, Katze, Schaf). Die Liste der Fakten über das Pferd könnte unter anderem lauten: groß, schneller Läufer, frisst Gras, hat knirschende Zähne, hat lange Haare als Mähne und Schweif, wiehert, ist intelligent, ist gesellig mit anderen Pferden, ist ein gutes Haustier.
2) Was würden wir wissen, wenn dieses Tier ausgestorben wäre? Beziehen Sie sich auf das Diagramm (Abbildung 1) und weisen Sie auf eine wichtige Verallgemeinerung der Fossilisation hin: Meistens sind nur die harten Teile (Knochen und Zähne) als Fossilien erhalten. Gehen Sie die Liste durch und fragen Sie die Klasse, was wir über das Pferd wissen würden, wenn es ausgestorben wäre und wir nur versteinerte Knochen und Zähne von Pferden hätten. Wir wüssten, dass es ein großes Tier war und könnten wahrscheinlich einige gute Vermutungen über sein Gewicht anstellen. Wir wüssten, dass es knirschende Zähne hatte, und könnten daher wahrscheinlich vermuten, dass es eine Art zäher Pflanzen wie Gras fraß. Die Hufe wären nicht erhalten, aber die Form der Fußknochen wäre ein guter Hinweis darauf, dass es Hufe hatte. Das Skelett würde uns auch verraten, dass es ein schneller Läufer war. Allerdings wären keine Details über die Haare oder die Haut bekannt. Alles, was das Sozialverhalten und die Lautäußerungen betrifft, wäre ebenfalls nur eine Vermutung.
3) Was wissen wir über versteinerte Tiere? Verteilen Sie das Diagramm des fossilen Stegosaurus (Abbildung 2) und interpretieren Sie es im Lichte dessen, was wir wissen. Verwenden Sie die Liste, die Sie bei der Diskussion über die lebenden Tiere erstellt haben. Was Paläontologen wissen, stammt aus dem Studium der harten Anatomie, in diesem Fall der Knochen und Zähne. Alles andere ist eine Vermutung, obwohl es in den meisten Fällen möglich ist, die Vermutung auf solide biologische Prinzipien zu stützen.
4) Nutze deine Phantasie. Als Zusammenfassung dieser Übung lassen Sie die Klasse Muskeln und Haut auf das Diagramm des Stegosaurus zeichnen. Denke daran, dass Hautfarbe und -beschaffenheit größtenteils die Entscheidung der Künstler sind, da fossile Knochen keine Hilfe sind, obwohl einige Hautabdrücke gefunden wurden.

AKTIVITÄT I / VARIATION I: Spezialisierungen
Beide, das Pferd und der Stegosaurus, haben einige Knochen, die der andere nicht hat. Das liegt daran, dass beide in irgendeiner Weise spezialisiert sind. Das Pferd ist an schnelles Laufen angepasst, und deshalb haben sich seine Füße auf das Laufen spezialisiert. Sie sind einfacher als die von Stegosaurus, mit nur einem Zehenknochen an jedem Fuß. Pferde haben auch sehr spezialisierte Mahlzähne, während die Zähne von Stegosaurus einfache Schneidestrukturen sind. Stegosaurus hingegen hat einige sehr spektakuläre Spezialisierungen in Form seiner riesigen Panzerplatten und Schwanzstacheln. Einige Spezialisierungen des Stegosaurus dienten der Verteidigung, da er kein schneller Läufer war. Welche anderen Unterschiede zwischen dem Pferd und dem Stegosaurus können Sie finden? Fällt dir eine mögliche Anpassung für diese Knochen ein?

AKTIVITÄT I / VARIATION II: Imaginäre Kreaturen
Zeichne ein Bild von einer erfundenen Kreatur mit Anpassungen für eine besondere Lebensweise. Beispiele: ein schneller Flieger, der sich von den Blättern in den Baumwipfeln ernährt; ein Wühltier, das so schnell Löcher gräbt, dass kein anderes Tier es fangen kann. Beschreiben Sie, warum dieses Tier etwas Besonderes ist und wie es das tut, was es tut. Könnten Paläontologen anhand der Fossilien etwas über diese Lebensweise herausfinden?
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AKTIVITÄT II: DAS FOSSILISIERUNGSSPIEL

Botschaft: Es ist nicht leicht, ein Fossil zu werden. Viele Pflanzen und Tiere haben nie die Chance, als Fossilien erhalten zu werden.
Materialien: Fossilisationskarten (Abbildung 3).
Diskussion: Das Fossilisationsspiel ist ein Fantasie- und Rollenspiel, das den Kindern hilft, Fossilisationsprozesse zu verstehen.
Vorgehensweise:
1) Umgebung wählen. Das Spiel beginnt damit, dass die Klasse oder eine kleinere Gruppe eine Umgebung auswählt, in der es eine Ablagerungsstelle gibt, z. B. einen See, einen Teich, einen Bach, einen Fluss im Wald oder den Meeresboden. Die Schüler können ihre Phantasie nutzen, um diese Umgebung so detailliert zu beschreiben, wie sie möchten.
2) Rollen wählen. Die Rollen, die die Teilnehmer für sich selbst wählen, sind mögliche tierische oder pflanzliche Bewohner der gewählten Umgebung. In der Wasserwelt zum Beispiel kommen nicht nur Schnecken, Muscheln, Fische, Salamander, Schildkröten, Alligatoren und andere Wassertiere in Frage, sondern auch Pferde, Rehe, Affen, Kaninchen und Vögel, die zum Trinken dorthin gekommen sind.
3) Mit dem Spiel beginnen. Wenn das Spiel beginnt, spielen die Kinder ihre Rollen, wobei jedes Kind einmal an der Reihe ist und Laute oder Gesten macht. Ein Kind, das einen Fisch spielt, könnte zum Beispiel mit seinem Körper wackeln und mit seinem Mund Schluckbewegungen machen. Ein Kind, das einen Präriehund spielt, könnte so tun, als würde es eine Höhle graben und dabei hohe Töne von sich geben. Sie können auch miteinander interagieren, wie sie es in ihrer natürlichen Umgebung tun würden. Zum Beispiel könnten die Fleischfresser die Pflanzenfresser jagen.

4) „Einfrieren“ und über das Schicksal der Figuren entscheiden. Zu einem von der Lehrkraft festgelegten Zeitpunkt wird die Handlung „eingefroren“ und die Zeit für eine mögliche Versteinerung beginnt. Die Schüler ziehen Karten, die ihr Schicksal verraten. Mögliche Karten könnten sein: -Du wirst von Aasfressern gefressen; – du verrottest, bevor du konserviert werden kannst; – du wirst von einem Krokodil verschluckt; – du wirst von einer Schlammlawine begraben und als Fossil konserviert.
Sie können mehrere Kopien der Kartenseite (die dieser Aktivität beiliegt) anfertigen, um diese zu verwenden. Wenn Sie Ihre eigenen Karten anfertigen, sollte das Verhältnis von „Fossilisierung“ zu „Zerstörung“ gering sein, um die geringe Chance, in der realen Welt versteinert zu werden, nachzuahmen.
5) Besprechen Sie den Sinn dieser Übung. Wenn die ganze Klasse Karten gezogen hat, kann die Diskussion beginnen. Lassen Sie jeden Schüler über seine Rolle als Organismus sprechen und darüber, was mit diesem Organismus passiert ist, nachdem er gestorben ist. Erstellen Sie eine Liste dieser Organismen an der Tafel. Welche Tiere wurden zu Fossilien? Welche wurden vernichtet? Denken Sie daran, dass die einzigen Tiere und Pflanzen, über die zukünftige Paläontologen etwas wissen werden, diejenigen sind, die zu Fossilien wurden. Wenn Sie die Liste der Fossilien mit der vollständigen Liste der lebenden Tiere vergleichen, werden Sie sich der wichtigen Frage der Verzerrung der Fossilienaufzeichnungen bewusst. Ist die Liste der Fossilien ein gutes Abbild der lebenden Gemeinschaft? Warum nicht?
6) Wenn es die Zeit erlaubt, spielen Sie das Spiel mit denselben Tieren und Pflanzen noch einmal. Inwiefern sind die Ergebnisse ähnlich oder unterschiedlich?
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AKTIVITÄT III: ADAPTATION

Nachricht: Organismen sind an bestimmte Umgebungen angepasst.
Materialien: Kunstzubehör
Diskussion: Die Schüler wählen bestimmte Organismen aus und entwickeln eine Bildergeschichte darüber, wie dieser Organismus an seine Umgebung angepasst ist.
Vorgehensweise:

1) Die Schüler sollen jeweils eine Bildergeschichte aus der Sicht einer Pflanze oder eines Tieres (entweder aus der heutigen Zeit oder aus der Vergangenheit) erstellen.
2) Bitten Sie sie, ihre Umgebung zeichnerisch zu beschreiben: Wie sieht die Umgebung aus? Welche anderen Pflanzen- und Tierarten leben mit dir? Was sind deine besonderen Anpassungen, die dir das Überleben in dieser Umgebung ermöglichen? Was isst du gerne? Bist du ein Fleischfresser, ein Pflanzenfresser oder ein Allesfresser?
3) Nachdem die Schüler ihre Zeichnungen von ihrem Tier oder ihrer Pflanze zu Hause in ihrer eigenen Umgebung fertiggestellt haben, bitten Sie sie, die Bildergeschichte in einer „fremden“ Umgebung zu wiederholen. Vielleicht können sie die Umgebung mit einem Mitschüler tauschen. Die meisten dieser Organismen dürften, gelinde gesagt, unglücklich sein.
4) Verknüpfen Sie diese Übung mit Fragen, wie z. B.: a) Wie stehen deine Überlebenschancen in dieser fremden Umgebung? Warum glaubst du das? b) Wenn du in dieser neuen Umgebung nicht leben kannst, was wird dann mit dir passieren? Lassen Sie die Kinder über ihre Überlebenschancen diskutieren. Wie wahrscheinlich ist es, dass ein Tier bereits Anpassungen hat, die es ihm ermöglichen, in dem neuen Klima zu überleben? Wie würden diese Anpassungen aussehen?

AKTIVITÄT III / VARIATION I: Vergangene Gemeinschaften
Eine Variation dieser Aktivität besteht darin, die Schüler ihre Fantasie und ihr Wissen über Gemeinschaften und Fossilien nutzen zu lassen, um eine interessante Geschichte über Gemeinschaften der Vergangenheit zu schreiben. In dieser Version beschränken sich die Schüler auf Tiere, da sie über ihre Lieblingsspeisen schreiben werden. Die Geschichte kann eine „Formel“ sein, die auf den untenstehenden Beschreibungen basiert, oder sie kann frei gestaltet werden.

Vorgehensweise:
1) Wählen Sie die Rolle eines alten Tieres. Dies sollte ein beliebiges Tier sein, mit dem die Schüler vertraut sind.
2) Beschreibe deine Umgebung. Dies erfordert ein gewisses Wissen über die antiken Ökosysteme, wie sie von einem Paläontologen rekonstruiert oder von einem Parkwächter oder Führer interpretiert wurden. Lassen Sie die Schüler so kreativ sein, wie sie wollen. Einige Schülerinnen und Schüler können sich Details der Umgebung ausdenken, die vorher nicht besprochen wurden. Das ist in Ordnung, solange sie ihre Gründe rechtfertigen können.
3) Beschreibe deine Gemeinde. In diesem Teil sollten die Schüler Beispiele für die anderen Pflanzen und Tiere nennen, die mit ihnen zusammenleben.
4) Beschreibe eine Nahrungskette. Beginne damit, dein Lieblingsessen aufzulisten. Bist du ein Fleischfresser oder ein Pflanzenfresser? Wenn du ein Pflanzenfresser bist, welches Tier versucht, dich zu jagen? Wie hast du es bisher geschafft, nicht gefressen zu werden?
5) Beschreibe ein Nahrungsnetz. Stell dir vor, deine Lieblingsspeise verschwindet. Was isst du, wenn deine Lieblingsspeise nicht mehr verfügbar ist? Wie viele verschiedene Arten von Lebensmitteln gehören zu deinem Speiseplan? Welche anderen Arten von Nahrung essen die anderen Tiere in deiner Nahrungskette gerne?
6) Stell dir eine große Veränderung vor. Was würdest du tun, wenn durch diese Veränderung alle deine Nahrungsmittel verschwinden würden? Was könntest du tun? Würdest du wegziehen? Wie würden die anderen Mitglieder deines Nahrungsnetzes überleben? Dies ist ein Beispiel für eine ökologische Katastrophe, weil Nahrungsketten und Nahrungsnetze auseinanderbrechen würden.
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AKTIVITÄT III / VARIATION II: Diskutieren über Anpassung
Einige der besten Beispiele für Anpassung sind in der Anpassung an das Klima zu sehen. Sprechen Sie zunächst anhand von Bildern verschiedener Umgebungen auf der Welt über extreme Umgebungen. Zeigen Sie der Klasse Bilder aus der Arktis oder Antarktis und diskutieren Sie, welche Anpassungen notwendig sind, um in einem solchen Klima zu leben. Sprechen Sie dann über Wüsten wie die Sahara, den tropischen Regenwald des Amazonasbeckens, die Great Plains in Nordamerika, Küsten, Salzwiesen, Gebirgsflüsse oder alpine Wiesen. Jede dieser Umgebungen stellt die dort lebenden Organismen vor bestimmte Herausforderungen, doch die meisten von ihnen beherbergen eine Fülle von Pflanzen und Tieren, die unter extremen Bedingungen recht gut überleben. Durch die Diskussion dieser Organismen im Hinblick auf ihre Anpassungen wird die Klasse ein Verständnis für ihre eigene Umwelt entwickeln.

Diese Aktivität kann zu einer kooperativen Übung für die Schüler gemacht werden, indem sie alte Zeitschriften von zu Hause mitbringen (National Geographic und andere naturkundliche Publikationen sind besonders nützlich). Gehen Sie die Zeitschriften in der Klasse durch und suchen Sie nach Bildern, die verschiedene Umgebungen zeigen. Versuchen Sie, eine Auswahl von verschiedenen Extremen des Klimas und der Topographie zu treffen.

Veränderungen in der Umwelt sind ein weiteres wichtiges Thema, das diskutiert werden sollte. Es ist manchmal leicht, die gegenwärtige Umwelt als selbstverständlich anzusehen und anzunehmen, dass sie schon immer so war. Aber wir wissen, dass das nicht stimmt. Die Umwelt hat sich in der Vergangenheit verändert, und sie ist immer im Begriff, sich in irgendeiner Weise zu verändern. Umweltveränderungen sind für den Menschen schwer zu verstehen, weil sie oft so langsam ablaufen, dass eine direkte Beobachtung schwierig ist. Selbst die raschen Veränderungen, die heute als Folge menschlicher Aktivitäten stattfinden, sind schwer zu erkennen. Die Fossilienaufzeichnungen enthalten einen komprimierten Überblick über viele Millionen Jahre, in denen sich die Umwelt genauso verändert hat wie heute. Veränderungen in der Fossilaufzeichnung sind daher relativ leicht zu erkennen. Zu den Themen, die in der Klasse im Zusammenhang mit Umweltveränderungen behandelt werden könnten, gehören Klimaveränderungen und die Folgen schneller klimatischer Veränderungen. Betrachten Sie jede der Umgebungen, über die in der Klasse über Anpassung gesprochen wurde. Was würde passieren, wenn das Klima plötzlich (im Laufe von Jahren bis Jahrzehnten) wärmer oder kälter würde? In diesem Zusammenhang steht auch die Nahrungsversorgung. Pflanzenfresser sind auf die Vegetation in ihrer Umgebung angewiesen. Pflanzen sind sehr empfindlich gegenüber dem Klima. Was passiert, wenn die Lieblingsnahrung eines Pflanzenfressers verschwindet? Was passiert dann mit den Fleischfressern, deren Nahrungsangebot von diesem Pflanzenfresser abhängt? Die Diskussion weitet sich auf das gesamte Nahrungsnetz aus.

Die Beziehung zwischen menschlichen Aktivitäten und Umweltveränderungen bzw. dem Aussterben von Arten ist ein wichtiger Aspekt, den es zu verstehen gilt. Das gilt auch für die Bedeutung der Erhaltung der Vielfalt des Lebens. Die Klasse könnte diskutieren, was ihr eigener Anteil an dieser Krise ist und was sie tun kann, um zu helfen.
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