Projekt BIRKE

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So heißt ein aktuelles PhĂ€nologie-Projekt zur Knospung der Birke als Startsignal fĂŒr den FrĂŒhling, zum Klimawandel und zur Artenvielfalt in WĂ€ldern im Gefolge des Pionierbaums Birke. BIRKE wird seit 2000 veranstaltet im Rahmen des GLOBE Germany-Programms. Das Projekt Birke ist 2000 im NRW-Programm "Agenda 21 in der Schule" entwickelt und von der PĂ€dagogischen Leitung von GLOBE Germany auf die Bundesebene ausgedehnt worden. Kooperationspartner sind der Deutsche Wetterdienst, die Naturdetektive und die Humboldt-UniversitĂ€t Berlin (Agrarmeteorologie).Attach:Birke.jpg Δ

Wenn sie an diesem Projekt teilnehmen, können Sie selbst erforschen, wie Vegetation auf das Klima reagiert und Sie bieten darĂŒber hinaus wichtige Informationen, die nötig sind um den globalen Einfluss des Klimas auf die Vegetation zu verstehen.

Ist Ihnen schon einmal aufgefallen, dass das Laub der BĂ€ume in Ihrer Umgebung zu verschiedenen Zeitpunkten im FrĂŒhjahr erscheint?

Dies ist darauf zurĂŒckzufĂŒhren, dass das Wetter in jedem Jahr anders ist. Es gibt fĂŒr diese Varianz zwei Hauptursachen. Erstens wird in gemĂ€ĂŸigten Zonen mit kalten Wintern ein FrĂŒhjahr mit wĂ€rmeren Temperaturen bewirken, dass das Laub frĂŒher erscheint als dies in einem FrĂŒhjahr mit niedrigeren Temperaturen der Fall ist. Dies bedeutet, dass in wĂ€rmeren Jahren auch die Wachstumsperiode lĂ€nger ist und den Pflanzen mehr Zeit fĂŒr Photosynthese zur VerfĂŒgung steht.

Zweitens beginnen in tropischen Gebieten, in denen es immer warm ist und es eine trockene Jahreszeit gibt, viele Pflanzen dann mit dem Wachstum, wenn genĂŒgend Feuchtigkeit zur VerfĂŒgung steht. In diesen Gebieten wird der Zeitpunkt des Wachstum durch das Niederschlagsmuster und nicht durch die Temperatur bestimmt. Wenn wir sowohl die PhĂ€nologie, als auch das Klima beobachten, können wir diese Hypothese ĂŒberprĂŒfen. Z.B. wenn wir ĂŒber viele Jahre hinweg einen Trend zu wĂ€rmeren Temperaturen erkennen und gleichzeitig beobachten, dass das Wachstum im FrĂŒhjahr eher beginnt, wĂ€re dies ein deutlicher Hinweis, dass die Wachstumsperiode sich ausdehnt, wenn das Klima wĂ€rmer wird.

Bevor Sie beginnen, sollten Sie sich das AtmosphĂ€ren Kapitel im Lehrerhandbuch durchlesen. VergegenwĂ€rtigen Sie sich den Unterschied zwischen Wetter und Klima. Wetter ist das was man heute, morgen oder nĂ€chste Woche erlebt. Klima dagegen beschreibt das Wetter ĂŒber einen lĂ€ngeren Zeitraum. Der Zeitpunkt der Knospung hĂ€ngt vom Wetter wĂ€hrend des FrĂŒhjahrs ab. In jedem Jahr ist das Wetter etwas anders. Wenn Sie die Durchschnittstemperaturen und -niederschlagswerte der verschiedenen Jahre miteinander vergleichen, erhalten Sie die jĂ€hrliche Varianz des Klimas. Nachdem Sie die Daten an Ihrer Schule ĂŒber mehrere Jahre gesammelt haben, können Sie die Klimadaten mit den Zeitpunkten der Knospung vergleichen. Sie können dann feststellen, ob das Klima sich Ă€ndert und wie die BĂ€ume auf diese Änderung reagieren.

Was ist Knospung?

Bei LaubbĂ€umen, BĂŒschen und StrĂ€uchern kann man die Wachstumsperionde durch das Erscheinen des Laubes bzw. das Abfallen des Laubes bestimmen. Knospen sind kleine, harte Schutzstrukturen, welche die BlĂ€tter im Kleinformat enthalten. Im FrĂŒhjahr öffnen sich die Knospen und die neuen BlĂ€tter breiten sich aus. Dieses Öffnen der Knospen bezeichnen wir als Knospung. Diese ist leicht zu erkennen.

Im Herbst werden die BlĂ€tter gelb, rot oder orange und fallen z.B. auch von der Pflanze ab. Diese Erscheinungen wie VerfĂ€rbung und Abfallen der BlĂ€tter sind im Gegensatz zur Knospung allmĂ€hliche Prozesse. Weil hier kein spezifisches Ereignis gefunden werden kann, ist es schwierig, ein genaues Datum fĂŒr das Ende der Wachstumsperiode anzugeben. Bei immergrĂŒnen GewĂ€chsen, bei denen sich das ganze Jahr ĂŒber BlĂ€tter am Baum befinden, ist das Ende der Wachstumsperiode noch schwieriger festzustellen. Auch wird in gemĂ€ĂŸigten Klimazonen das Ende der Wachstumsperiode durch die Anzahl der Stunden Tageslicht kontrolliert. Da das Tageslicht fĂŒr einen bestimmten Tag im Jahr immer gleich ist, endet die Wachstumsperiode im Gegensatz zu ihrem Beginn, welcher durch die Temperatur bestimmt wird, regelmĂ€ĂŸig. Wir beobachten daher nur den Beginn der Wachstumsperiode, die Knospung.

Protokoll Knospung

Zweck

Die Beobachtung der Knospung an ausgewĂ€hlten BĂ€umen am Messort fĂŒr Biologie, quantitativer Landbedeckung oder an einem zusĂ€tzlich fĂŒr PhĂ€nologie bestimmten Messort.

Überblick

Die Knospung ist ein Beispiel fĂŒr einen phĂ€nologischen Zyklus. Der Zeitpunkt der Knospung wird entweder durch die Temperatur oder Feuchtigkeit beeinflusst. Die Beobachtungen können dazu herangezogen werden die regionale und globale Verteilung der Vegetation zu ermitteln, die von Jahr zu Jahr auftretenden Änderungen zu erfassen und die Reaktion der Vegetation auf klimatische VerĂ€nderungen untersuchen.

Zeitbedarf

1 Stunde fĂŒr die Auswahl des Messortes und der BĂ€ume (ohne Anfahrtszeiten)

15 min fĂŒr die tĂ€gliche Begehung (ohne Anfahrtszeiten)

Niveau

Alle

HĂ€ufigkeit

TĂ€gliche Besuchen von mindestens einem SchĂŒler mindestens 4 Wochen zu Beginn der FrĂŒhjahrs.

Begriffe

PhÀnologie

JĂ€hrliche Varianz

KlimaÀnderung

Knospung

Inhalte

Auswahl des Messortes

Bestimmung der Baumart

Verwendung von GPS (wenn ein neuer Messort ausgewÀhlt wurde)

Material und Hilfsmittel

Fernglas

Kompass

GPS-GerÀt (wenn ein neuer Messort ausgewÀhlt wurde)

50 m Maßband (optional)

Klinometer (optional)

Datenblatt PhÀnologie

Vorbereitung

Keine

Voraussetzungen

Keine

Wer kann das Protokoll Knospung durchfĂŒhren?

Sie sollten dieses Protokoll durchzufĂŒhren, wenn Sie in einer geeigneten Gegend leben, d.h. in einem Gebiet, in welchem es BĂ€ume gibt. Sowohl Laub- als auch immergrĂŒne BĂ€ume haben Knospen, also können auch beide Typen fĂŒr die Beobachtung herangezogen werden. Auch bei Strauch- oder Buschvegetation gibt es phĂ€nologische VerĂ€nderungen. Diese erscheinen aber je nach Art im gleichen Jahr sehr unterschiedlich, so dass eine genaue Beobachtung zuviel Zeit in Anspruch nehmen wĂŒrde. Wenn Sie in einem tropischen Gebiet leben, mit normalerweise warmen und feuchtem Klima, durchlĂ€uft die Vegetation keine großen VerĂ€nderungen im Jahresverlauf. In diesem Fall macht es wenig Sinn an diesem Projekt teilzunehmen. Wenn Sie aber in einem Gebiet leben mit einer trockenen Jahreszeit, in welcher die meisten BĂ€ume das Laub verlieren, ist es sehr wichtig, dass Sie mitmachen. Dann leben Sie in einem Teil der Welt ĂŒber dessen phĂ€nologische VerĂ€nderungen der Vegetation wir kaum etwas wissen.

Auswahl des Messortes

Es gibt zwei Möglichkeiten fĂŒr die Auswahl des Messortes. Wenn Sie bereits einen Messort fĂŒr die biologischen Untersuchungen ausgewĂ€hlt, die dominanten Spezies bestimmt und 5 einzelne BĂ€ume ausgemessen haben, können Sie diese BĂ€ume fĂŒr die phĂ€nologischen Beobachtungen heranziehen. Das gleiche gilt fĂŒr den Messort zur quantitativen Bestimmung der Landbedeckung. Falls tĂ€gliche Beobachtungen an diesen Messorten schwierig sind, ist es zweckmĂ€ĂŸiger eine gesonderte Stelle fĂŒr die PhĂ€nologie auswĂ€hlen. Da Sie den Messort hĂ€ufig aufsuchen mĂŒssen, macht es Sinn diesen möglichst in SchulnĂ€he oder dort wo SchĂŒler wohnen zu bestimmen. Es wĂ€re optimal, wenn sich auf dem SchulgelĂ€nde oder einer anderen Stelle in der NĂ€he der Schule heimische Baumarten finden ließen. Dabei sollten Sie sicherstellen, dass das GelĂ€nde weder bewĂ€ssert noch gedĂŒngt wird. Sie mĂŒssten dann eine andere Stelle wĂ€hlen. BewĂ€sserung und DĂŒngung verĂ€ndern die phĂ€nologischen Zyklen der Pflanzen. Diese Daten wĂ€ren fĂŒr die natĂŒrliche Vegetation und dessen Verbindung zum lokalen Klima nicht reprĂ€sentativ . Bitte denken Sie daran, dass bei Auswahl eines eigenen PhĂ€nologiemessortes die geographischen Koordinaten (LĂ€nge, Breite und Höhe) bestimmt werden mĂŒssen(siehe GPS-Protokoll).

Da die Ergebnisse der phĂ€nologischen Beobachtungen im Zusammenhang mit Temperatur- und Niederschlagsdaten stehen, sollte der Untersuchungsort in der NĂ€he des Messort fĂŒr AtmosphĂ€re liegen. Die örtliche Topographie kann auch WetterverĂ€nderungen in der nahen Umgebung hervorrufen. Dies betrifft insbesondere Bergregionen. In diesen Gebieten sollte der Abstand zwischen den Messorten fĂŒr PhĂ€nologie und AtmosphĂ€re maximal 2 Km, der Höhenunterschied nicht mehr als 100 m betragen. Auf diese Weise können wir die AtmosphĂ€rendaten zur Analyse der Knospung heranziehen. Auf keinen Fall darf der Standort fĂŒr die PhĂ€nologie mehr als 500 m Höhenunterschied zum AtmosphĂ€renmessort betragen. Liegt der Höhenunterschied zwischen 100 m und 500 m können die Temperaturwerte eingesetzt werden, wenn sie mit Hilfe eines Korrekturfaktors angeglichen werden.

Der Einfluss des Niederschlags hĂ€ngt davon ab, auf welcher Seite eines HĂŒgels, eines Gebirges oder GewĂ€ssers (Windschatten oder Windseite) sich ein Ort befindet. Da aber der Einfluss des Niederschlag starken VerĂ€nderungen unterliegt, ist es schwierig genaue Korrekturen vorzunehmen. Daher versuchen Sie bitte die Messorte fĂŒr AtmosphĂ€re und PhĂ€nologie auf der gleichen Seite eines großen HĂŒgels, Gebirges oder Sees zu installieren.

Liegt die Schule in einem flachen Gebiet am Land, wird sich das Wetter lokal nicht so stark Ă€ndern und der Untersuchungsort fĂŒr PhĂ€nologie kann bis zu 10 Kilometern vom WetterhĂ€uschen entfernt liegen. In der NĂ€he von grĂ¶ĂŸeren StĂ€dten, liegt die Temperatur ĂŒblicherweise etwas höher und kann sich auch merklich von Ort zu Ort verĂ€ndern. WĂ€hlen Sie den Untersuchungsort fĂŒr PhĂ€nologie in einem Gebiet aus, in welchem etwa den gleichen Bedingungen wie im Bereich der Wetterstation herrschen. Falls dies nicht möglich ist, sollten Sie ein zusĂ€tzliches WetterhĂ€uschen fĂŒr die PhĂ€nologie aufstellen, das geeignete Daten liefert, um die Knospung entsprechend zu untersuchen.

Auswahl des Baumes

1. Bestimmen Sie am Untersuchungsort fĂŒr PhĂ€nologie die dominante Baumart. Diese ist durch seinen grĂ¶ĂŸten Anteil an der Belaubungsdichte gekennzeichnet. Verwenden Sie Ihre Untersuchungsgebiete fĂŒr die quantitative Landbedeckung oder Biologie, kennen Sie die dominante Baumart bereits. Wenn Sie ein neues Untersuchungsgebiet ausgewĂ€hlt haben, untersuchen Sie die Über-Kopf-Belaubung und schĂ€tzen Sie ab, welche Baumart den grĂ¶ĂŸten Beitrag dazu leistet oder leisten wĂŒrde, wenn die BlĂ€tter voll entwickelt wĂ€ren. Gibt es zwei Baumarten, die mehr oder weniger gleich dominant sind, wĂ€hlen Sie eine der beiden aus und vermerken Sie dies unter "Zusatzinformationen/Kommentare" auf dem Eingabeformular. FĂŒr die permanente Beobachtung werden zwei grĂ¶ĂŸere BĂ€ume ausgewĂ€hlt, welche als "Baum 1" und "Baum 2" markiert werden. Pflanzen die unter den BĂ€umen wachsen, der sogenannte Unterbewuchs, haben einen anderen phĂ€nologischen Zyklus. Da wir versuchen eine Verbindung zwischen Klima und den dominanten Vegetationsarten herzustellen, betrachten wir die Pflanzen des Unterbewuchses nicht weiter, aber vielleicht sind Sie daran interessiert auch von diesen Pflanzen den Zeitpunkt der Knospung festzuhalten und schulintern auszuwerten.

Die BĂ€ume sollten zugĂ€nglich sein und Sie sollten in der Lage sein, die einzelnen Knospen zu sehen. WĂ€hlen Sie keinen Baum, dessen niedrigste Zweige mehrere Meter ĂŒber dem Boden liegen. LĂ€sst sich jedoch kein Baum mit niedrigen Zweigen finden, verwenden Sie ein Fernglas, um die Knospen zu untersuchen.

Stirbt ein Baum im Beobachtungszeitraum ab oder wird gefÀllt, wÀhlen Sie einen anderen Baum der gleichen Art aus und bezeichnen diesen mit "Baum 3". Halten Sie die ungefÀhre Höhe der Zweige und die verÀnderte Baumauswahl als "Zusatzinformationen" auf dem Server fest.

WĂ€hlen Sie heimische Baumarten aus. Baumarten, die nicht zur heimischen Vegetation gehören, sogenannte Exoten, haben andere phĂ€nologische Zyklen, die nicht unbedingt eine Verbindung zu lokalen Klima erkennen lassen. ObstbĂ€ume sind ein klassisches Beispiel. Vielleicht haben Sie schon einmal gehört, dass Frost am Ende des FrĂŒhjahrs ganze FruchtbestĂ€nde einer Region zerstört hat. HĂ€ufig liegt der Grund in der mangelnden Anpassung der Exoten an das lokale Klima. Wenn Sie unsicher sind, ob eine Pflanze eine heimische Art ist, fragen Sie Ihren Lehrer, bei GĂ€rtnereien, landwirtschaftlichen Stellen oder die Fachleute an den UniversitĂ€ten.

2. WĂ€hlen Sie fĂŒr die fortlaufende Beobachtung an jedem Baum zwei Zweige aus, die nach SĂŒden zeigen, wenn Sie auf der Nordhalbkugel leben bzw. nach Norden zeigen, wenn Sie auf der SĂŒdhalbkugel leben. ÜberprĂŒfen Sie die genaue Richtung der Zweige mit dem Kompass. Die Knospung kann am gleichen Baum zu unterschiedlichen Zeiten erfolgen. Daher ist es wichtig, dass Sie in jedem Jahr die selben Zweige des ausgewĂ€hlten BĂ€ume untersuchen. WĂ€hlen sie Zweige aus, die gesund und relativ ausladend sind. FĂŒr diese ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie absterben oder abbrechen relativ gering. Markieren Sie die Zweige mit einem farbigen Klebeband oder benutzen Sie eine andere dauerhafte Methode. Ein Zweig pro Baum wird mit "a" gekennzeichnet, der andere mit "b". Damit haben Sie insgesamt 4 Zweige ausgewĂ€hlt: "Baum 1 Zweig a", "Baum 1 Zweig b", "Baum 2 Zweig a", "Baum 2 Zweig b". Stirbt oder bricht einer dieser Zweige wĂ€hrend der Beobachtungszeit ab, wĂ€hlen Sie einen neuen nach SĂŒden weisenden Zweig des selben Baumes aus. Kennzeichnen Sie den neuen Zweig mit dem nĂ€chsten Buchstaben im Alphabet (z.B. Zweig c). Notieren Sie alle VerĂ€nderungen als Zusatzinformationen (Metadata).

3. Notieren Sie Art und Spezies der ausgewÀhlten BÀume. Auch die optionale Bestimmung von Baumhöhe und -umfang, wie es im Biometrie Protokoll beschrieben ist, kann weitere Informationen liefern.

Beobachten der Knospung

1. Da die Knospung jedes Jahr unterschiedlich ablÀuft, beginnen Sie mit Ihren Beobachtungen vor dem Durchschnittsdatum der Knospung. Fragen Sie den Biologielehrer oder einen anderen Fachkundigen. Sie können sich auch an lokale Gartenbauvereine oder den Biologischen FakultÀten der UniversitÀten wenden. Das Datum muss nicht exakt sein, es geht nur darum, wann im Durchschnitt die BlÀtter der BÀume in Erscheinung treten.

2. WĂ€hlen Sie im FrĂŒhjahr, mindestens 2 Wochen vor dem Durchschnittsdatum, mit den SchĂŒlern die Zweige aus, die sich beobachten werden.

3. Besuchen Sie den Messort tĂ€glich. Betrachten Sie die Knospen am Ende des Zweiges. Ähnlich wie bei der Auswahl der Zweige, sollten Sie die Knospen stets an der selben Stelle des Zweiges beobachten. Sind bereits Knospen aufgebrochen? Können Sie Anzeichen von kleinen BlĂ€ttern innerhalb er Knospe erkennen? Wenn Sie diese beiden Fragen mit ja beantworten können, notieren Sie das Datum auf dem Arbeitsblatt. Versuchen Sie die ersten Anzeichen der Knospung zu erkennen. Dabei macht es nichts, wenn nicht alle Knospen offen sind. Notieren Sie das Datum fĂŒr die Knospung aller vier Zweige.

4. Es ist wichtig, dass der Messort solange tĂ€glich aufgesucht wird, bis die Knospung erfolgt ist. Über zwei bis vier Wochen hinweg, ist dies fĂŒr eine einzelne Person nicht zumutbar. Teilen Sie daher die Verantwortung zwischen mehreren SchĂŒlern auf. So ist die Wahrscheinlichkeit fĂŒr eine kontinuierliche Beobachtung grĂ¶ĂŸer. Falls eine Begleitung durch erwachsene Personen nötig ist, stellen Sie mit Eltern und anderen Erwachsenen einen Plan auf.

Das letzte Beobachtungsdatum, vor der Knospung gibt an, wieviel Tage ohne Beobachtung (falls ĂŒberhaupt Tage fehlen) der Knospung vorangegangen sind. Somit ist der Zeitraum bekannt, in dem die Knospung stattgefunden hat.

Leben Sie in einem Gebiet in welchem noch Schnee liegt?

Wenn Sie die Frage mit ja beantworten, wird eine weitere Bestimmung fĂŒr die Analyse Ihrer Knospungsdaten benötigt. Diese Zusatzbestimmung ist schnell und einfach durchzufĂŒhren. Es ist die Bestimmung des WasserĂ€quivalents der Gesamtschneedecke. Derzeit wird bei den Untersuchungen fĂŒr AtmosphĂ€re/Klima das WasserĂ€quivalent fĂŒr festen Niederschlag durchgefĂŒhrt. Es wird der Neuschnee untersucht. Im Protokoll fĂŒr die Gesamtschneedecke, messen Sie das WasserĂ€quivalent der gesamten SchneesĂ€ule, d.h. nicht nur des Schnees auf dem Schneebrett, sondern des Schnees bis ganz hinunter zum Erdboden.

Wie verwenden die Wissenschaftler diese Daten?

Auch wenn der Zeitpunkt der Knospung jedes Jahr ein anderer ist, erfolgt die Knospung immer dann, wenn die BĂ€ume ganz bestimmte Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen wahrnehmen. Mit anderen Worten, die BĂ€ume reagieren auf die direkte Umgebung und nicht auf ein gewisses Datum im Kalender. Die Art der Bedingungen, welche die BĂ€ume an einem Ort benötigen, bleiben ĂŒber Jahre hinweg weitgehend unverĂ€ndert. Ihre Beobachtungen zur Knospung zusammen mit Temperatur- und Niederschlagsdaten im Zeitverlauf können helfen folgende Ziele zu vervollstĂ€ndigen:

  • jĂ€hrlich eine Karte der Knospung fĂŒr alle Kontinente erstellen
  • ein Muster fĂŒr das Wetter aufstellen, welches die PhĂ€nologie in der ganzen Welt kontrolliert
  • Karten von allen Regionen der Erde erstellen, die zeigen, in welchen Bereichen die Wachstumsperiode von der Temperatur und wo sie von der Feuchtigkeit kontrolliert wird
  • ein besseres VerstĂ€ndnis fĂŒr Reaktion der globalen Vegetation auf die jĂ€hrlichen Klimaschwankungen entwickeln
  • GLOBE Daten mit Satellitenbildern vergleichen

Hier finden Sie das Arbeitsblatt Knospung zum AusfĂŒllen.

Seite zuletzt geändert am 09.04.2006 17:08 Uhr · Seitenaufrufe: 1987